JP4764086B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

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Description

本発明は、MIS(Metal Insulated Semiconductor)トランジスタの閾値電圧を制御する半導体集積回路装置に関し、特に、微細化されたMISトランジスタに対する低電源電圧動作における基板電圧制御が可能な半導体集積回路装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device that controls a threshold voltage of a MIS (Metal Insulated Semiconductor) transistor, and more particularly to a semiconductor integrated circuit device capable of substrate voltage control in a low power supply voltage operation for a miniaturized MIS transistor.

近年、半導体集積回路の低消費電力化の有力な方法として、電源電圧を下げる方法が知られている。しかし、電源電圧を下げることにより、MISトランジスタ又はMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタの閾値電圧変動が半導体集積回路の動作速度に与える影響が大きくなってきた。   In recent years, a method for reducing a power supply voltage is known as an effective method for reducing power consumption of a semiconductor integrated circuit. However, by lowering the power supply voltage, the influence of fluctuations in the threshold voltage of the MIS transistor or MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor on the operation speed of the semiconductor integrated circuit has increased.

この問題に対し、従来、閾値電圧のばらつきを小さくする回路技術が開発されている。例えば、図12に示すように、サブスレッシュホールド領域で動作させた2つのNchMOSトランジスタM1nとM2nにより生成された安定電位をリーク電流検出用NchMOSトランジスタMLnのゲートに印加し、前記トランジスタMLnのドレインに定電流源を接続したリーク電流検出回路と、基板バイアス回路を使って以下の動作を行う。まず、閾値電圧が目標値より低い時は、リーク電流が目標値より増えるので、検出したリーク電流が設定値より大きくなる。その結果、基板バイアス回路が作動して、基板バイアスが深くなり、閾値電圧は高く修正される。逆に、閾値電圧が目標値より高い時は、リーク電流が目標値より減るので、検出したリーク電流が設定値より小さくなる。その結果、基板バイアス回路が基板バイアスを浅くし、閾値電圧は低く修正される(特許文献1参照)。 In order to solve this problem, conventionally, a circuit technique for reducing variation in threshold voltage has been developed. For example, as shown in FIG. 12, a stable potential generated by two NchMOS transistors M 1n and M 2n operated in the subthreshold region is applied to the gate of a leakage current detecting NchMOS transistor MLn , and the transistor M The following operation is performed using a leakage current detection circuit in which a constant current source is connected to the drain of Ln and a substrate bias circuit. First, when the threshold voltage is lower than the target value, the leak current increases from the target value, so that the detected leak current becomes larger than the set value. As a result, the substrate bias circuit is activated, the substrate bias is deepened, and the threshold voltage is corrected to be high. On the contrary, when the threshold voltage is higher than the target value, the leak current decreases from the target value, so that the detected leak current becomes smaller than the set value. As a result, the substrate bias circuit makes the substrate bias shallow, and the threshold voltage is corrected to be low (see Patent Document 1).

また、図13に示すように、半導体基板上に、集積回路本体16Bと、複数のNchMOSトランジスタのうちの少なくとも一つのドレイン電流をモニタするモニタ手段15Bと、ドレイン電流が一定になるように、半導体基板の基板電圧BNを制御する基板電圧調整手段14Bを具備し、NchMOSトランジスタ11Bのドレインは定電流源12Bに接続され、ソースは接地電位VSS端子に接続され、ゲートは任意の電圧17Bに設定され、比較部13Bの基準入力IN1の電圧値は電源電圧値に設定される。比較部13Bの被測定側入力IN2は前記MOSトランジスタ11Bのドレインに接続されている(特許文献2参照)。 Further, as shown in FIG. 13, on the semiconductor substrate, the integrated circuit body 16B, the monitor means 15B for monitoring the drain current of at least one of the plurality of NchMOS transistors, and the semiconductor so that the drain current is constant. A substrate voltage adjusting means 14B for controlling the substrate voltage BN of the substrate is provided, the drain of the Nch MOS transistor 11B is connected to the constant current source 12B, the source is connected to the ground potential VSS terminal, and the gate is set to an arbitrary voltage 17B. Then, the voltage value of the reference input IN1 of the comparison unit 13B is set to the power supply voltage value. The measured input IN2 of the comparison unit 13B is connected to the drain of the MOS transistor 11B (see Patent Document 2).

さらに、特許文献2には、図14に示すように、半導体基板上に集積回路本体16Aと、複数のPchMOSトランジスタのうちの少なくとも一つのドレイン電流をモニタするモニタ手段15Aと、ドレイン電流が一定になるように、半導体基板の基板電圧BPを制御する基板電圧調整手段14Aを具備し、モニタ手段は、定電流源12Aと、前記複数のPchMOSトランジスタと同一基板上に形成されたモニタ用PchMOSトランジスタ11Aのドレインと、集積回路本体の複数のPchMOSトランジスタ又はNchMOSトランジスタのドレインと、を接地電位VSS端子に接続した状態で、モニタ用PchMOSトランジスタのソース電位と、あらかじめ決められた基準電位と、を比較する比較手段13Aを具備し、比較結果をモニタ用PchMOSトランジスタの基板電圧にフィードバックしている(特許文献2参照)。 Further, in Patent Document 2, as shown in FIG. 14, an integrated circuit body 16A on a semiconductor substrate, a monitor means 15A for monitoring at least one drain current of a plurality of PchMOS transistors, and a constant drain current are provided. As shown, the substrate voltage adjusting means 14A for controlling the substrate voltage BP of the semiconductor substrate is provided, and the monitoring means is a constant current source 12A and a monitoring PchMOS transistor 11A formed on the same substrate as the plurality of PchMOS transistors. The source potential of the monitor PchMOS transistor is compared with a predetermined reference potential in a state where the drains of the plurality of PchMOS transistors or the drains of the NchMOS transistors of the integrated circuit body are connected to the ground potential VSS terminal. The comparison means 13A is provided and the comparison result is obtained. This is fed back to the substrate voltage of the monitor PchMOS transistor (see Patent Document 2).

また、図15に示すように、ゲートとドレインを定電流源に接続したNchMOSトランジスタのドレイン電位をモニタするモニタ手段と、ドレイン電位が一定になるように、半導体基板の基板電圧Vbnを制御する基板電圧調整手段を具備し、NchMOSトランジスタのドレインを比較部の一方に接続し、他方を基準電位Vgsn(一定電位)に接続する。そして、比較部の出力が基板電圧調整手段に入力され、基板電圧調整手段から基板電圧Vbnを発生する(非特許文献1参照)。
特開平9−130232号公報 特開2004−165649号公報 Sumita, M. etc., “Mixed Body Bias Techniques With Fixed Vt and Ids Generation Circuits" IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 40, NO.1,JANUARY 2005
Further, as shown in FIG. 15, the monitoring means for monitoring the drain potential of the NchMOS transistor having the gate and drain connected to the constant current source, and the substrate for controlling the substrate voltage Vbn of the semiconductor substrate so that the drain potential is constant. A voltage adjusting unit is provided, and the drain of the NchMOS transistor is connected to one of the comparison units, and the other is connected to a reference potential Vgsn (constant potential). Then, the output of the comparison unit is input to the substrate voltage adjusting means, and the substrate voltage Vbn is generated from the substrate voltage adjusting means (see Non-Patent Document 1).
JP-A-9-130232 JP 2004-165649 A Sumita, M. etc., “Mixed Body Bias Techniques With Fixed Vt and Ids Generation Circuits” IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 40, NO.1, JANUARY 2005

しかしながら、このような従来の半導体集積回路装置にあっては、以下のような3つの課題が存在する。まず、第1の課題としては、特許文献1及び特許文献2の方法においては、共にリーク電流検出NchMOSトランジスタのドレイン電位の変動を検出する方法であるため、初期電位からドレイン電位の変動を検出するための基準電位を超えるまでのドレイン電位変動がないとリーク電流の変化を検出できないという問題がある。このため、リーク電流検出の検出感度とレスポンスの向上に限界がある。   However, such a conventional semiconductor integrated circuit device has the following three problems. First, as the first problem, the methods disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are both methods for detecting the fluctuation of the drain potential of the leakage current detection NchMOS transistor, and therefore, the fluctuation of the drain potential is detected from the initial potential. Therefore, there is a problem that a change in leak current cannot be detected unless there is a drain potential fluctuation until the reference potential exceeds the reference potential. For this reason, there is a limit to improvement in detection sensitivity and response of leak current detection.

また、第2の課題としては、特許文献2に開示されているPchMOSトランジスタの基板電圧制御においては、モニタ用PchMOSFETのドレインと、集積回路本体の複数のPchMOSFET又はNchMOSFETのドレインと、を接地電位VSS端子に接続するという制限が存在する。このため、回路接続制限などの回路設計上の制約があるという欠点がある。 As a second problem, in the substrate voltage control of the PchMOS transistor disclosed in Patent Document 2, the drain of the monitoring PchMOSFET and the drains of a plurality of PchMOSFETs or NchMOSFETs in the integrated circuit body are connected to the ground potential V. There is a limitation of connecting to the SS terminal. For this reason, there exists a fault that there exists restrictions on circuit designs, such as a circuit connection restriction.

さらに、第3の課題としては、特許文献2と非特許文献1の方法においては、コンパレータ又はオペアンプを用いた比較器を用いているため、比較器のDCオフセット誤差が閾値電圧設定値誤差となることである。   Further, as a third problem, in the methods of Patent Document 2 and Non-Patent Document 1, since a comparator using a comparator or an operational amplifier is used, a DC offset error of the comparator becomes a threshold voltage setting value error. That is.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、リーク電流検出回路の検出感度を向上させることができ、レスポンスを改善することができる半導体集積回路装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device capable of improving the detection sensitivity of a leakage current detection circuit and improving the response.

また、本発明は、比較器のDCオフセット誤差をキャンセルすることができ、基板電圧を制御する精度を向上させることができる半導体集積回路装置を提供することを別の目的とする。   Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device that can cancel the DC offset error of the comparator and improve the accuracy of controlling the substrate voltage.

(1)本発明の半導体集積回路装置は、半導体基板上に複数のMISトランジスタを有する内部回路と、前記内部回路に基板電圧を供給して該内部回路のMISトランジスタの閾値電圧を制御する基板電圧制御ブロックと、ドレインに任意の電位の電源電圧を供給し、ソースが定電流源に接続され、ゲートには任意の安定電位を印加し、基板電圧が前記基板電圧制御ブロックにより制御されるリーク電流検出MISトランジスタと、前記リーク電流検出MISトランジスタのソース電位と、あらかじめ決められた基準電位とを比較する比較器とからなるリーク電流検出回路とを備え、前記基板電圧制御ブロックは、前記比較器の比較結果を基に基板電圧を発生し、発生した基板電圧を前記リーク電流検出MISトランジスタの基板及び前記内部回路のMISトランジスタの基板に印加する構成を採る。   (1) A semiconductor integrated circuit device of the present invention includes an internal circuit having a plurality of MIS transistors on a semiconductor substrate, and a substrate voltage for supplying a substrate voltage to the internal circuit to control a threshold voltage of the MIS transistor of the internal circuit. A leakage current in which a power supply voltage of an arbitrary potential is supplied to a control block and a drain, a source is connected to a constant current source, an arbitrary stable potential is applied to a gate, and a substrate voltage is controlled by the substrate voltage control block A leakage current detection circuit comprising a detection MIS transistor and a comparator that compares a source potential of the leakage current detection MIS transistor with a predetermined reference potential; and the substrate voltage control block includes: A substrate voltage is generated based on the comparison result, and the generated substrate voltage is determined based on the substrate of the leak current detection MIS transistor and the internal voltage. A configuration to be applied to the substrate of the MIS transistor in the circuit.

(2)本発明の半導体集積回路装置は、半導体基板上に複数のMISトランジスタを有する内部回路と、前記内部回路に基板電圧を供給して該内部回路のMISトランジスタの閾値電圧を制御する基板電圧制御ブロックと、ドレインに高電位側電源電圧VDDを供給し、ソースが定電流源に接続され、ゲートには任意の安定電位を印加し、基板電圧が前記基板電圧制御ブロックにより制御されるリーク電流検出NchMISトランジスタと、前記リーク電流検出NchMISトランジスタのソース電位と、あらかじめ決められた基準電位とを比較する比較器とからなるリーク電流検出回路とを備え、前記基板電圧制御ブロックは、前記比較器の比較結果を基に基板電圧を発生し、発生した基板電圧を前記リーク電流検出NchMISトランジスタの基板及び前記内部回路のNchMISトランジスタの基板に印加する構成を採る。 (2) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes an internal circuit having a plurality of MIS transistors on a semiconductor substrate, and a substrate voltage for supplying a substrate voltage to the internal circuit to control a threshold voltage of the MIS transistor of the internal circuit. The control block and the drain are supplied with the high potential side power supply voltage V DD , the source is connected to the constant current source, the gate is applied with an arbitrary stable potential, and the substrate voltage is controlled by the substrate voltage control block A leakage current detection circuit comprising: a current detection NchMIS transistor; and a comparator that compares a source potential of the leakage current detection NchMIS transistor with a predetermined reference potential; and the substrate voltage control block includes the comparator The substrate voltage is generated based on the comparison result of the leakage current detection NchMIS transistor. The structure is applied to the substrate of the star and the substrate of the Nch MIS transistor of the internal circuit.

(3)本発明の半導体集積回路装置は、半導体基板上に複数のMISトランジスタを有する内部回路と、前記内部回路に基板電圧を供給して該内部回路のMISトランジスタの閾値電圧を制御する基板電圧制御ブロックと、ドレインに低電位側電源電圧VSSを供給し、ソースが定電流源に接続され、ゲートには任意の安定電位を印加し、基板電圧が前記基板電圧制御ブロックにより制御されるリーク電流検出PchMISトランジスタと、前記リーク電流検出PchMISトランジスタのソース電位と、あらかじめ決められた基準電位とを比較する比較器とからなるリーク電流検出回路とを備え、前記基板電圧制御ブロックは、前記比較器の比較結果を基に基板電圧を発生し、発生した基板電圧を前記リーク電流検出PchMISトランジスタの基板及び前記内部回路のPchMISトランジスタの基板に印加し、前記内部回路の複数のPchMOSトランジスタのソースが高電位側電源電圧VDD端子に接続される構成を採る。 (3) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes an internal circuit having a plurality of MIS transistors on a semiconductor substrate, and a substrate voltage for supplying a substrate voltage to the internal circuit and controlling a threshold voltage of the MIS transistor of the internal circuit. a control block, and supplies the low potential side power supply voltage V SS to the drain, a source connected to a constant current source, is applied to any stable potential to the gate, leakage substrate voltage is controlled by the substrate voltage control block A leakage current detection circuit comprising: a current detection PchMIS transistor; and a comparator that compares a source potential of the leakage current detection PchMIS transistor with a predetermined reference potential; and the substrate voltage control block includes the comparator The substrate voltage is generated on the basis of the comparison result, and the generated substrate voltage is converted into the leakage current detection PchMIS transistor. It is applied to the substrate of the star and the substrate of the PchMIS transistor of the internal circuit, and the sources of the plurality of PchMOS transistors of the internal circuit are connected to the high potential side power supply voltage V DD terminal.

(4)さらに、前記比較器の第1及び第2入力端子と、前記リーク電流検出MISトランジスタのソース及び基準電位端子間に設置されたスイッチと、前記内部回路が動作していない時に、前記リーク電流検出MISトランジスタのソース及び基準電位端子と前記比較器の各入力端子間を前記スイッチで切り替えることにより、基板電圧調整を2度行い、それぞれの基板電圧設定値の平均をとり、前記内部回路の通常動作時に、前記平均をとった基板電圧設定値を基に基板電圧を発生することにより前記比較器のDCオフセットを補正する入力データ補正手段とを備えることがより好ましい。   (4) Further, when the first and second input terminals of the comparator, a switch provided between the source and reference potential terminal of the leak current detection MIS transistor, and the internal circuit are not operating, the leak By switching between the source and reference potential terminal of the current detection MIS transistor and each input terminal of the comparator by the switch, the substrate voltage adjustment is performed twice, and the average of the respective substrate voltage setting values is taken, and the internal circuit It is more preferable to provide an input data correction unit that corrects a DC offset of the comparator by generating a substrate voltage based on the averaged substrate voltage setting value during the normal operation.

(5)本発明の半導体集積回路装置は、半導体基板上に複数のMISトランジスタを有する内部回路と、前記内部回路に基板電圧を供給して該内部回路のMISトランジスタの閾値電圧を制御する基板電圧制御ブロックと、ソースに低電位側電源電圧VSSを供給し、ゲートとドレインを結線し且つ定電流源に接続され、基板電圧が前記基板電圧制御ブロックにより制御されるリーク電流検出NchMISトランジスタと、前記リーク電流検出NchMISトランジスタのドレイン電位と、あらかじめ決められた基準電位とを比較する比較器とからなるリーク電流検出回路とを備え、前記基板電圧制御ブロックは、前記比較器の比較結果を基に基板電圧を発生し、発生した基板電圧を前記リーク電流検出NchMISトランジスタの基板及び前記内部回路のNchMISトランジスタの基板に印加し、前記比較器の第1及び第2入力端子と、前記リーク電流検出NchMISトランジスタのドレイン及び基準電位端子間に設置されたスイッチと、前記内部回路が動作していない時に、前記リーク電流検出NchMISトランジスタのドレイン及び基準電位端子と前記比較器の各入力端子間を前記スイッチで切り替えることにより、基板電圧調整を2度行い、それぞれの基板電圧設定値の平均をとり、前記内部回路の通常動作時に、前記平均をとった基板電圧設定値を基に基板電圧を発生することにより前記比較器のDCオフセットを補正する入力データ補正手段とを備える構成を採る。 (5) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes an internal circuit having a plurality of MIS transistors on a semiconductor substrate, and a substrate voltage for supplying a substrate voltage to the internal circuit and controlling a threshold voltage of the MIS transistor of the internal circuit. a control block, and supplies the low potential side power supply voltage V SS to the source, a gate connected to the drain in connection with and a constant current source, and the leakage current detection NchMIS transistor substrate voltage is controlled by the substrate voltage control block, A leakage current detection circuit comprising a comparator for comparing a drain potential of the leakage current detection NchMIS transistor with a predetermined reference potential; and the substrate voltage control block is based on a comparison result of the comparator. Generating a substrate voltage, and using the generated substrate voltage as a substrate of the leakage current detection NchMIS transistor; Applied to the substrate of the Nch MIS transistor of the internal circuit, the first and second input terminals of the comparator, a switch installed between the drain and reference potential terminal of the leak current detection Nch MIS transistor, and the internal circuit operate When the switch is not switched, the substrate voltage is adjusted twice by switching the drain and reference potential terminals of the leakage current detection NchMIS transistor and the input terminals of the comparator with the switch, and the average of the respective substrate voltage setting values And an input data correction means for correcting a DC offset of the comparator by generating a substrate voltage based on the averaged substrate voltage setting value during normal operation of the internal circuit.

(6)本発明の半導体集積回路装置は、半導体基板上に複数のMISトランジスタを有する内部回路と、前記内部回路に基板電圧を供給して該内部回路のMISトランジスタの閾値電圧を制御する基板電圧制御ブロックと、ソースに高電位側電源電圧VDDを供給し、ゲートとドレインを結線し且つ定電流源に接続され、基板電圧が前記基板電圧制御ブロックにより制御されるリーク電流検出PchMISトランジスタと、前記リーク電流検出PchMISトランジスタのドレイン電位と、あらかじめ決められた基準電位とを比較する比較器とからなるリーク電流検出回路とを備え、前記基板電圧制御ブロックは、前記比較器の比較結果を基に基板電圧を発生し、発生した基板電圧を前記リーク電流検出PchMISトランジスタの基板及び前記内部回路のPchMISトランジスタの基板に印加し、前記比較器の第1及び第2入力端子と、前記リーク電流検出PchMISトランジスタのドレイン及び基準電位端子間に設置されたスイッチと、前記内部回路が動作していない時に、前記リーク電流検出PchMISトランジスタのドレイン及び基準電位端子と前記比較器の各入力端子間を前記スイッチで切り替えることにより、基板電圧調整を2度行い、それぞれの基板電圧設定値の平均をとり、前記内部回路の通常動作時に、前記平均をとった基板電圧設定値を基に基板電圧を発生することにより前記比較器のDCオフセットを補正する入力データ補正手段とを備える構成を採る。 (6) A semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes an internal circuit having a plurality of MIS transistors on a semiconductor substrate, and a substrate voltage for supplying a substrate voltage to the internal circuit and controlling a threshold voltage of the MIS transistor of the internal circuit. A leakage current detection PchMIS transistor that supplies a high-potential-side power supply voltage V DD to a source, connects a gate and a drain and is connected to a constant current source, and a substrate voltage is controlled by the substrate voltage control block; A leakage current detection circuit comprising a comparator for comparing a drain potential of the leakage current detection PchMIS transistor with a predetermined reference potential, and the substrate voltage control block is based on a comparison result of the comparator. Generating a substrate voltage, and using the generated substrate voltage as a substrate of the leakage current detection PchMIS transistor; Applied to the substrate of the PchMIS transistor of the internal circuit, the first and second input terminals of the comparator, the switch installed between the drain and reference potential terminal of the leak current detection PchMIS transistor, and the internal circuit operate When not being performed, substrate voltage adjustment is performed twice by switching between the drain and reference potential terminal of the leakage current detection PchMIS transistor and each input terminal of the comparator by the switch, and the average of the respective substrate voltage setting values And an input data correction means for correcting a DC offset of the comparator by generating a substrate voltage based on the averaged substrate voltage setting value during normal operation of the internal circuit.

本発明によれば、トランジスタの閾値電圧を制御する半導体集積回路装置のリーク電流検出回路において、リーク電流検出MISトランジスタの検出電位の検出感度の向上及びレスポンスの向上を図ることができる。また、リーク電流検出MISトランジスタの電位検出ノード及び基準電位端子と比較器の入力端子との間にスイッチを入れることにより、比較器のDCオフセットをキャンセルすることができる。   According to the present invention, in the leak current detection circuit of the semiconductor integrated circuit device that controls the threshold voltage of the transistor, it is possible to improve the detection sensitivity and the response of the detection potential of the leak current detection MIS transistor. Further, the DC offset of the comparator can be canceled by switching between the potential detection node of the leak current detection MIS transistor and the reference potential terminal and the input terminal of the comparator.

以下、MISトランジスタの代表例であるMOSトランジスタを用いた本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention using MOS transistors, which are typical examples of MIS transistors, will be described in detail with reference to the drawings.

(原理説明)
まず、本発明の基本原理について説明する。
(Principle explanation)
First, the basic principle of the present invention will be described.

本発明のMOSトランジスタの閾値電圧を制御する半導体集積回路装置は、リーク電流検出回路と基板電圧制御ブロックと内部回路により構成され、前記リーク電流検出回路は、以下の回路構成をとる。まず、第1の課題を解決するため、ドレインに高電位側電源電圧VDDを供給し、ソースが定電流源に接続され、ゲートには任意の安定電位Vref1を印加し、基板電圧が基板電圧制御ブロックにより制御されたリーク電流検出NchMOSトランジスタTn1を形成する。次に、NchMOSトランジスタTn1のソースをコンパレータ又はオペアンプを用いた比較器の入力端子IN1に接続し、前記比較器の入力端子IN2には基準電位として低電位側電源電圧VSSを印加する。内部回路においては、VSS端子は複数のNchMOSトランジスタのソースに接続されている。比較器の出力は基板電圧制御ブロックに入力され、前記ソース電位がVSSより大きいか小さいかの僅かな変化を検出し、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1と内部回路のNchMOSトランジスタの基板電圧を制御する。 The semiconductor integrated circuit device for controlling the threshold voltage of the MOS transistor according to the present invention includes a leakage current detection circuit, a substrate voltage control block, and an internal circuit. The leakage current detection circuit has the following circuit configuration. First, in order to solve the first problem, the high-potential side power supply voltage V DD is supplied to the drain, the source is connected to the constant current source, the arbitrary stable potential V ref1 is applied to the gate, and the substrate voltage is A leakage current detection NchMOS transistor T n1 controlled by the voltage control block is formed. Next, the source of the NchMOS transistor T n1 is connected to the input terminal IN1 of the comparator using a comparator or an operational amplifier, and the low-potential-side power supply voltage VSS is applied as a reference potential to the input terminal IN2 of the comparator. In the internal circuit, V SS terminal is connected to a source of a plurality of NchMOS transistors. The output of the comparator is inputted to substrate voltage control block, the source potential detecting a small change in either V SS larger or smaller than, controlling the substrate voltage of the NchMOS transistor leakage current detection NchMOS transistor T n1 and the internal circuit To do.

これにより、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の検出電位の検出感度及びレスポンスが向上することになる。 As a result, the detection sensitivity and response of the detection potential of leakage current detection NchMOS transistor T n1 is improved.

また、特許文献2に開示されたPchMOSトランジスタの基板電圧制御において、第2の課題を解決するため、ドレインに低電位側電源電圧VSSを供給し、ソースが定電流源に接続され、ゲートには任意の安定電位Vref2を印加し、基板電圧が基板電圧制御ブロックにより制御されたリーク電流検出PchMOSトランジスタTp1を形成する。次に、PchMOSトランジスタTp1のソースを比較器の入力端子IN1に接続し、前記比較器の入力端子IN2には基準電位としてVDDを印加する。以上は、従来例と同じであるが、従来例では、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1のドレインと、内部回路の複数のPchMOSトランジスタ又はNchMOSトランジスタのドレインと、を共にVSS端子に接続するのに比べ、本実施の形態では、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1のドレインのみをVSS端子に接続し、内部回路においては、複数のPchMOSトランジスタのソースをVDD端子に接続していることが異なる。 In order to solve the second problem in the substrate voltage control of the PchMOS transistor disclosed in Patent Document 2, the low potential side power supply voltage VSS is supplied to the drain, the source is connected to the constant current source, and the gate is connected to the gate. Applies an arbitrary stable potential V ref2 to form a leakage current detection PchMOS transistor T p1 whose substrate voltage is controlled by the substrate voltage control block. Next, the source of the PchMOS transistor T p1 is connected to the input terminal IN1 of the comparator, and V DD is applied as a reference potential to the input terminal IN2 of the comparator. Above is the same as the conventional example, in the conventional example, and the drain of the leakage current detection PchMOS transistor T p1, to connect to both V SS terminal and a drain, a plurality of PchMOS transistors or NchMOS transistors of the internal circuit compared, in this embodiment, connect only the drain of the leakage current detection PchMOS transistor T p1 to V SS terminal, the internal circuit is different that connects the source of the plurality of PchMOS transistors to V DD terminal.

さらに、第3の課題を解決するため、特許文献2に示すNchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する半導体集積回路装置において、前記比較器のそれぞれの入力端子IN1、IN2と、NchMOSトランジスタTn1のソース及びVSS端子間にスイッチを設ける。まず、内部回路が動作していない時に、NchMOSトランジスタTn1のソースをIN1に接続し、VSS端子をIN2に接続してリーク電流検出NchMOSトランジスタの基板電圧を調整し、その基板電圧設定値をコントローラ内部のレジスタ1に入力する。次に、前記スイッチを切り替えて、NchMOSトランジスタTn1のソースをIN2に接続し、VSS端子をIN1に接続してリーク電流検出NchMOSトランジスタの基板電圧を調整する。この場合は基板電圧の極性を考慮して行う必要がある。このようにして求めた基板電圧設定値をコントローラ内部のレジスタ2に入力する。次に、レジスタ1とレジスタ2に格納されたそれぞれの基板電圧設定値の平均をとり、レジスタ3に格納し、内部回路の通常動作時に、レジスタ3の基板電圧設定値で内部回路の基板電圧を制御するようにする。これにより、比較器のDCオフセットをキャンセルすることができ、基板電圧を制御する精度を向上させることができる。これは、PchMOSトランジスタの基板電圧制御回路においても、同様に適用することができる。 Furthermore, in order to solve the third problem, in the semiconductor integrated circuit device for controlling the threshold voltage of the NchMOS transistor shown in Patent Document 2, the input terminals IN1, IN2 of the comparator, the source of the NchMOS transistor Tn1 , and A switch is provided between the VSS terminals. First, when the internal circuit is not operating, the source of NchMOS transistor T n1 connected to IN1, adjusting the substrate voltage of leakage current detection NchMOS transistor by connecting the V SS terminal IN2, the substrate voltage setting value Input to the register 1 inside the controller. Then, by switching the switch, the source of NchMOS transistor T n1 connected to IN2, by connecting the V SS terminal IN1 to adjust the substrate voltage of leakage current detection NchMOS transistor. In this case, it is necessary to consider the polarity of the substrate voltage. The substrate voltage setting value obtained in this way is input to the register 2 in the controller. Next, the respective substrate voltage setting values stored in the register 1 and the register 2 are averaged, stored in the register 3, and the substrate voltage of the internal circuit is set by the substrate voltage setting value of the register 3 during the normal operation of the internal circuit. Try to control. Thereby, DC offset of a comparator can be canceled and the precision which controls a substrate voltage can be improved. This can be similarly applied to the substrate voltage control circuit of the Pch MOS transistor.

また、非特許文献1に示すNchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する半導体集積回路装置において、前記比較器のそれぞれの入力端子IN1、IN2と、NchMOSトランジスタTn1のドレイン及び基準電位Vref3端子間にスイッチを設ける。まず、内部回路が動作していない時に、NchMOSトランジスタTn1のドレインをIN1に接続し、基準電位Vref3端子をIN2に接続してドレイン電圧検出NchMOSトランジスタの基板電圧を調整し、その基板電圧設定値をコントローラ内部のレジスタ1に入力する。次に、前記スイッチを切り替えて、NchMOSトランジスタTn1のドレインをIN2に接続し、基準電位Vref3端子をIN1に接続してドレイン電圧検出NchMOSトランジスタの基板電圧を調整する。この場合は基板電圧の極性を考慮して行う必要がある。このようにして求めた基板電圧設定値をコントローラ内部のレジスタ2に入力する。次に、レジスタ1とレジスタ2に格納されたそれぞれの基板電圧設定値の平均をとり、レジスタ3に格納し、内部回路の通常動作時に、レジスタ3の基板電圧設定値で内部回路の基板電圧を制御するようにする。これにより、比較器のDCオフセットをキャンセルすることができ、基板電圧を制御する精度を向上させることができる。これは、PchMOSトランジスタの基板電圧制御回路においても、同様に適用することができる。 Switch In the semiconductor integrated circuit device for controlling the threshold voltage of the NchMOS transistor shown in Non-Patent Document 1, the respective input terminals IN1, IN2 of the comparator, between the drain of the NchMOS transistor T n1 and reference potential V ref3 terminal Is provided. First, when the internal circuit is not operating, the drain of the NchMOS transistor T n1 connected to IN1, adjusting the substrate voltage of the drain voltage detection NchMOS transistor connected to reference potential V ref3 terminal IN2, the substrate voltage setting The value is input to the register 1 in the controller. Then, by switching the switch to connect the drain of the NchMOS transistor T n1 to IN2, to adjust the substrate voltage of the drain voltage detection NchMOS transistor connected to reference potential V ref3 terminal IN1. In this case, it is necessary to consider the polarity of the substrate voltage. The substrate voltage setting value obtained in this way is input to the register 2 in the controller. Next, the respective substrate voltage setting values stored in the register 1 and the register 2 are averaged, stored in the register 3, and the substrate voltage of the internal circuit is set by the substrate voltage setting value of the register 3 during the normal operation of the internal circuit. Try to control. Thereby, DC offset of a comparator can be canceled and the precision which controls a substrate voltage can be improved. This can be similarly applied to the substrate voltage control circuit of the Pch MOS transistor.

(実施の形態1)
図1は、上記基本的な考え方に基づく本発明の実施の形態1に係る半導体集積回路装置の構成を示す図である。本実施の形態は、NchMOSトランジスタのリーク電流検出回路と基板電圧制御ブロックと内部回路とを備える半導体集積回路装置に適用した例である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention based on the above basic concept. The present embodiment is an example applied to a semiconductor integrated circuit device including a leakage current detection circuit of an Nch MOS transistor, a substrate voltage control block, and an internal circuit.

図1において、半導体集積回路装置100は、NchMOSトランジスタのリーク電流検出回路110と、基板電圧制御を行う基板電圧制御ブロック120と、半導体基板上に複数のMOSトランジスタを有する内部回路130とを備え、半導体集積回路装置100は、内部回路130を構成するNchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する。   In FIG. 1, a semiconductor integrated circuit device 100 includes an NchMOS transistor leakage current detection circuit 110, a substrate voltage control block 120 for performing substrate voltage control, and an internal circuit 130 having a plurality of MOS transistors on a semiconductor substrate. The semiconductor integrated circuit device 100 controls the threshold voltage of the Nch MOS transistor that constitutes the internal circuit 130.

リーク電流検出回路110は、ドレインがVDD端子に接続され、ソースが定電流源に接続され、ゲートには任意の安定電位Vref1を印加し、基板電圧が基板電圧制御ブロック120により制御されたリーク電流検出NchMOSトランジスタTn1と、一方の入力端子IN1にNchMOSトランジスタTn1のソースを接続し、他方の入力端子IN2には基準電位としてVSSを印加した比較器COMP1と、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1に定電流を供給する定電流源111とを備えて構成される。 In the leakage current detection circuit 110, the drain is connected to the V DD terminal, the source is connected to a constant current source, an arbitrary stable potential V ref1 is applied to the gate, and the substrate voltage is controlled by the substrate voltage control block 120. leakage current detection NchMOS transistor T n1, connect the source of the NchMOS transistor T n1 to one input terminal IN1, the comparator COMP1 which is applied to V SS as a reference potential to the other input terminal IN2, the leakage current detection NchMOS transistor And a constant current source 111 for supplying a constant current to T n1 .

定電流源111は、ソースをVDD端子に接続し、ゲートをVSS端子に接続したPchMOSトランジスタTp1と、ゲートとドレインがTp1のドレインに接続され、ソースがVSS2端子に接続されたNchMOSトランジスタTn3とカレントミラー回路を構成し、ソースがVSS2端子に接続されたNchMOSトランジスタTn2により構成される。 The constant current source 111 has a PchMOS transistor T p1 having a source connected to the V DD terminal and a gate connected to the V SS terminal, a gate and a drain connected to the drain of T p1 , and a source connected to the V SS2 terminal. configure the NchMOS transistor T n3 a current mirror circuit composed of NchMOS transistor T n2 whose source is connected to V SS2 terminal.

比較器COMP1は、コンパレータやオペアンプで構成され、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1のソース電位が、基準電位であるVSSより高ければ、−1(ローレベル)を出力し、低ければ+1(ハイレベル)を出力する。比較器COMP1の出力信号は、コントローラ127内のアップダウンカウンタ121(後述)に入力され、−1の時はダウンカウントを行い、+1の時はアップカウントを行う。そして、カウント値をレジスタ1に格納する。別の方法として、加減算器を用いることも可能である。 The comparator COMP1 includes a comparator and an operational amplifier, and outputs −1 (low level) if the source potential of the leakage current detection NchMOS transistor T n1 is higher than the reference potential V SS , and +1 (high level) if low. ) Is output. The output signal of the comparator COMP1 is input to an up / down counter 121 (described later) in the controller 127. When the value is -1, a down-count is performed, and when the value is +1, an up-count is performed. Then, the count value is stored in the register 1. As another method, an adder / subtracter can be used.

比較器COMP1には、電源電圧としてVDDとVSSより低い電圧であるVSS2を印加する。ここで内部回路130においては、VSS端子は複数のNchMOSトランジスタのソースに接続されている。比較器COMP1の出力は、基板電圧制御ブロック120に入力される。 V SS2 , which is lower than V DD and V SS , is applied as a power supply voltage to the comparator COMP1. Here the internal circuit 130, V SS terminal is connected to a source of a plurality of NchMOS transistors. The output of the comparator COMP1 is input to the substrate voltage control block 120.

基板電圧制御ブロック120は、アナログ方式の回路とデジタル方式の回路の2種類あるが、ここでは、デジタル方式の回路の例を説明する。この例では、基板電圧制御ブロック120は、アップダウンカウンタ121、レジスタ122(レジスタ1)、基板電圧設定上限値レジスタ123、基板電圧設定下限値レジスタ124、比較回路125及びレジスタ126(レジスタ2)により構成されたコントローラ127と、コントローラ127からデジタル値を受けて基板電圧を発生するDA変換器128とから構成される。コントローラ127は、比較器COMP1の出力を基にアップダウンカウンタのカウント値を変化させることでリーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の基板及び内部回路130のNchMOSトランジスタの基板に印加する基板電圧を変える制御を行う。DA変換器128は、コントローラ127からのデジタル値をDA変換して基板電圧を発生する。 There are two types of substrate voltage control block 120, an analog circuit and a digital circuit. Here, an example of a digital circuit will be described. In this example, the substrate voltage control block 120 includes an up / down counter 121, a register 122 (register 1), a substrate voltage setting upper limit register 123, a substrate voltage setting lower limit register 124, a comparison circuit 125, and a register 126 (register 2). The controller 127 includes a DA converter 128 that receives a digital value from the controller 127 and generates a substrate voltage. The controller 127 performs control to change the substrate voltage applied to the substrate of the leakage current detection NchMOS transistor Tn1 and the substrate of the NchMOS transistor of the internal circuit 130 by changing the count value of the up / down counter based on the output of the comparator COMP1. Do. The DA converter 128 DA-converts the digital value from the controller 127 and generates a substrate voltage.

基板電圧制御ブロック120のDA変換器128が発生する基板電圧は、リーク電流検出回路110のリーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の基板及び内部回路130のNchMOSトランジスタの基板に印加される。 The substrate voltage generated by the DA converter 128 of the substrate voltage control block 120 is applied to the substrate of the leakage current detection NchMOS transistor T n1 of the leakage current detection circuit 110 and the substrate of the NchMOS transistor of the internal circuit 130.

内部回路130は、半導体集積回路装置100によって内部のNchMOSトランジスタの閾値電圧が制御される回路であればどのような回路でもよいが、ここではPchMOSトランジスタとNchMOSトランジスタとを直列に接続しゲートを共通にしたCMOS(Complementary MOS)回路を例に採る。   The internal circuit 130 may be any circuit as long as the threshold voltage of the internal NchMOS transistor is controlled by the semiconductor integrated circuit device 100. Here, the PchMOS transistor and the NchMOS transistor are connected in series and the gate is shared. Take a CMOS (Complementary MOS) circuit as an example.

上記リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1は、内部回路130のNchMOSトランジスタと同じ基板上に配置されていても良く、また、別の基板上に配置されていて、電気的に接続されていても良い。 The leakage current detection NchMOS transistor T n1 may be disposed on the same substrate as the NchMOS transistor of the internal circuit 130, or may be disposed on another substrate and electrically connected.

基板電圧制御ブロック120の出力の上限は、内部回路130のVSS以上であり、下限は内部回路130のVSS以下である。コントローラ127内部のレジスタ123,124に基板電圧設定上限値と基板電圧設定下限値を格納しておき、比較回路125でレジスタ1の値と比較を行い、レジスタ1の値が基板電圧設定上限値を超える場合はその基板電圧設定上限値を出力し、レジスタ1の値が基板電圧設定下限値を超える場合はその基板電圧設定下限値を出力し、レジスタ1の値が基板電圧設定下限値と基板電圧設定上限値の間であればレジスタ1の値を出力する。そして、その出力された比較結果をレジスタ2に格納する。すなわち、レジスタ2の値は基板電圧設定値の上限と下限を超えることは無い。 The upper limit of the output of substrate voltage control block 120 is equal to or greater than V SS of the internal circuit 130, the lower limit is less than V SS of the internal circuit 130. The substrate voltage setting upper limit value and the substrate voltage setting lower limit value are stored in the registers 123 and 124 inside the controller 127, and the comparison circuit 125 compares with the value of the register 1, and the value of the register 1 indicates the substrate voltage setting upper limit value. When it exceeds, the substrate voltage setting upper limit value is output, and when the value of register 1 exceeds the substrate voltage setting lower limit value, the substrate voltage setting lower limit value is output, and the value of register 1 is the substrate voltage setting lower limit value and the substrate voltage. If it is between the set upper limit values, the value of register 1 is output. Then, the output comparison result is stored in the register 2. That is, the value of the register 2 does not exceed the upper limit and lower limit of the substrate voltage setting value.

コントローラ127からレジスタ2の値をDA変換器128に入力し、DA変換器128からレジスタ2に対応する基板電圧が、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の基板及び内部回路130のNchMOSトランジスタの基板に印加される。又は、DA変換器128の出力を例えばオペアンプを使ったバッファ(DA変換器の出力をオペアンプの+入力端子に接続し、オペアンプの−入力端子と出力端子を結線したインピーダンス変換回路)を介して、基板電圧を発生させることもできる。 The value of the register 2 is input from the controller 127 to the DA converter 128, and the substrate voltage corresponding to the register 2 is applied from the DA converter 128 to the substrate of the leakage current detection NchMOS transistor Tn1 and the substrate of the NchMOS transistor of the internal circuit 130. Is done. Alternatively, the output of the DA converter 128 is passed through, for example, a buffer using an operational amplifier (an impedance conversion circuit in which the output of the DA converter is connected to the + input terminal of the operational amplifier and the −input terminal and the output terminal of the operational amplifier are connected). A substrate voltage can also be generated.

以下、上述のように構成された半導体集積回路装置100の基板電圧制御動作について説明する。   Hereinafter, the substrate voltage control operation of the semiconductor integrated circuit device 100 configured as described above will be described.

まず、基板電圧制御の動作を開始する前に、アップダウンカウンタ121のカウント値及びレジスタ122,126(レジスタ1,2)の値をゼロ(0)にリセットするか、前回測定した値を設定する。リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1のソース電位が、基準電位であるVSSより高ければ、比較器COMP1は、−1(ローレベル)を出力し、アップダウンカウンタ121はダウンカウントし、カウント値がレジスタ1に格納される。比較回路125は、基板電圧設定上限値又は下限値を超えていないか否かを比較し、レジスタ2に比較結果を格納する。そして、DA変換器128は、レジスタ2の値に対応する基板電圧を出力し、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の基板電圧を下げる(深くする)。その結果、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の閾値電圧が大きくなり、NchMOSトランジスタTn1ソース電位が下げられる。 First, before starting the substrate voltage control operation, the count value of the up / down counter 121 and the values of the registers 122 and 126 (registers 1 and 2) are reset to zero (0), or the value measured last time is set. . The source potential of leakage current detection NchMOS transistor T n1 is higher than V SS that is the reference potential, comparator COMP1 -1 outputs (low level), the up-down counter 121 counts down the count value register 1 is stored. The comparison circuit 125 compares the substrate voltage setting upper limit value or lower limit value with each other and stores the comparison result in the register 2. Then, the DA converter 128 outputs a substrate voltage corresponding to the value of the register 2, and lowers (increases) the substrate voltage of the leak current detection NchMOS transistor T n1 . As a result, the threshold voltage of leakage current detection NchMOS transistor T n1 becomes large, NchMOS transistor T n1 source potential is lowered.

逆に、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1のソース電位が、基準電位であるVSSより低ければ、比較器COMP1は、+1(ハイレベル)を出力し、アップダウンカウンタ121はアップカウントし、カウント値がレジスタ1に格納される。比較回路125は、基板電圧設定上限値又は下限値を超えていないか否かを比較し、レジスタ2に比較結果を格納する。そして、DA変換器128は、レジスタ2の値の対応する基板電圧を出力し、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の基板電圧を上げる(浅くする)。その結果、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の閾値電圧が小さくなり、NchMOSトランジスタTn1ソース電位が上げられる。 Conversely, the source potential of leakage current detection NchMOS transistor T n1 is lower than the reference potential V SS, comparator COMP1 outputs + 1 (high level), the up-down counter 121 counts up the count value Is stored in the register 1. The comparison circuit 125 compares the substrate voltage setting upper limit value or lower limit value with each other and stores the comparison result in the register 2. Then, DA converter 128, and outputs a corresponding substrate voltage of the register 2 value (shallow) raising the substrate voltage of leakage current detection NchMOS transistor T n1. As a result, decreases the threshold voltage of leakage current detection NchMOS transistor T n1, NchMOS transistor T n1 source potential is raised.

以上の動作を繰り返すことにより、最終的には、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1のソース電位がVSSと同じ電位になるように収束する。 By repeating the above operation, the source potential of the leak current detection NchMOS transistor T n1 finally converges to be the same potential as V SS .

基板電圧制御ブロック120の出力の下限は、NchMOSトランジスタにGIDL(Gate-Induced Drain Leakage)効果が発生しない範囲の電圧に設定されることが望ましい。GIDL効果とは、基板に対し負の電圧であるバックバイアスをかけすぎると、サブスレッシュホールド電流が増加する効果のことである。また、基板電圧制御ブロック120の出力の上限は、MOSトランジスタがバイポーラ特性を示さない範囲の電圧に設定されることが望ましい。基板に対し正の電圧であるフォワードバイアスをかけすぎると、MOSトランジスタがバイポーラ特性を示し、閾値制御回路のフィードバックのゲインが非常に大きくなり、フィードバック系が発振を起こすので、防止する必要があるからである。   The lower limit of the output of the substrate voltage control block 120 is preferably set to a voltage in a range where no GIDL (Gate-Induced Drain Leakage) effect occurs in the Nch MOS transistor. The GIDL effect is an effect that the subthreshold current increases when a back bias, which is a negative voltage, is excessively applied to the substrate. The upper limit of the output of the substrate voltage control block 120 is preferably set to a voltage in a range where the MOS transistor does not exhibit bipolar characteristics. If a forward bias, which is a positive voltage, is applied to the substrate too much, the MOS transistor exhibits bipolar characteristics, the feedback gain of the threshold control circuit becomes very large, and the feedback system oscillates. It is.

以上説明したように、リーク電流検出回路110は、ドレインがVDD端子に接続され、ソースが定電流源に接続され、ゲートには任意の安定電位Vref1を印加し、基板電圧が基板電圧制御ブロックにより制御されたリーク電流検出NchMOSトランジスタTn1により構成されたソースフォロワ回路を利用している。したがって、ソース電位に現れる極めて僅かな変化(閾値レベルの電圧変動)を比較器COMP1によって比較・検出するので、リーク電流検出NchMOSトランジスタのドレイン電位の変動を検出する従来の方法に比べて、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の検出電位の検出感度及びレスポンスが飛躍的に向上する。これにより、内部回路130のMOSトランジスタの基板電圧を適切に制御することができ、低電源電圧動作における閾値電圧制御が可能になる。 As described above, in the leakage current detection circuit 110, the drain is connected to the V DD terminal, the source is connected to the constant current source, an arbitrary stable potential V ref1 is applied to the gate, and the substrate voltage is controlled by the substrate voltage. A source follower circuit constituted by a leakage current detection NchMOS transistor T n1 controlled by a block is used. Therefore, since a very slight change (threshold level voltage fluctuation) appearing in the source potential is compared and detected by the comparator COMP1, the leakage current is compared with the conventional method for detecting the fluctuation of the drain potential of the leakage current detection NchMOS transistor. detection sensitivity and response of the detection potential of the detection NchMOS transistor T n1 is remarkably improved. Thereby, the substrate voltage of the MOS transistor of the internal circuit 130 can be appropriately controlled, and the threshold voltage control in the low power supply voltage operation becomes possible.

制御動作に関しては、上述した閾値電圧制御動作を常時行うこともできるし、内部回路130が動作していない時に行い、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1のソース電位がVSSと同じ電位になったら動作を止めることもできる。 For the control operation, it can either be performed a threshold voltage control operation described above normally performed when the internal circuit 130 is not operating, when the source potential of leakage current detection NchMOS transistor T n1 becomes the same potential as V SS operation Can also be stopped.

(実施の形態2)
実施の形態2は、リーク電流検出PchMOSトランジスタを用いたリーク電流検出回路に適用する例である。
(Embodiment 2)
The second embodiment is an example applied to a leakage current detection circuit using a leakage current detection PchMOS transistor.

図2は、本発明の実施の形態2に係る半導体集積回路装置の構成を示す図である。本実施の形態は、PchMOSトランジスタのリーク電流検出回路と基板電圧制御ブロックと内部回路とを備える半導体集積回路装置に適用した例である。図1と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。   FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment is an example applied to a semiconductor integrated circuit device including a leakage current detection circuit of a PchMOS transistor, a substrate voltage control block, and an internal circuit. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description of overlapping portions is omitted.

図2において、半導体集積回路装置200は、PchMOSトランジスタのリーク電流検出回路210と、基板電圧制御ブロック120と、内部回路130とを備え、半導体集積回路装置200は、内部回路130を構成するPchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する。   2, the semiconductor integrated circuit device 200 includes a leak current detection circuit 210 of a PchMOS transistor, a substrate voltage control block 120, and an internal circuit 130. The semiconductor integrated circuit device 200 includes a PchMOS transistor that constitutes the internal circuit 130. To control the threshold voltage.

リーク電流検出回路210は、ドレインがVSS端子に接続され、ソースが定電流源に接続され、ゲートには任意の安定電位Vref2を印加し、基板電圧が基板電圧制御ブロックにより制御されたリーク電流検出PchMOSトランジスタTp1と、一方の入力端子IN1にPchMOSトランジスタTp1のソースを接続し、他方の入力端子IN2には基準電位としてVDDを印加した比較器COMP2と、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1に定電流を供給する定電流源211とを備えて構成される。 The leak current detection circuit 210 has a drain connected to the VSS terminal, a source connected to a constant current source, an arbitrary stable potential V ref2 applied to the gate, and a substrate voltage controlled by the substrate voltage control block. a current detection PchMOS transistor T p1, and one connected to the source of the PchMOS transistor T p1 to the input terminal IN1, the comparator COMP2 of applying V DD as a reference potential to the other input terminal IN2, the leakage current detection PchMOS transistor T and a constant current source 211 for supplying a constant current to p1 .

定電流源211は、ソースをVSS端子に接続し、ゲートをVDD端子に接続したNchMOSトランジスタTn1と、ゲートとドレインがTn1のドレインに接続され、ソースがVDD2端子に接続されたPchMOSトランジスタTp3とカレントミラー回路を構成し、ソースがVDD2端子に接続されたPchMOSトランジスタTp2により構成される。 The constant current source 211 has a source connected to V SS terminal, the NchMOS transistor T n1 connected gate to V DD terminal, a gate and a drain connected to the drain of T n1, a source connected to V DD2 terminal configure the PchMOS transistor T p3 a current mirror circuit composed of PchMOS transistor T p2 whose source is connected to V DD2 terminal.

比較器COMP2は、コンパレータやオペアンプで構成され、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1のソース電位が、基準電位であるVDDより高ければ、−1(ローレベル)を出力し、低ければ+1(ハイレベル)を出力する。比較器COMP2の出力信号は、コントローラ127内のアップダウンカウンタ121に入力され、−1の時はダウンカウントを行い、+1の時はアップカウントを行う。そして、カウント値をレジスタ1に格納する。別の方法として、加減算器を用いることも可能である。 The comparator COMP2 is composed of a comparator and an operational amplifier, and outputs −1 (low level) if the source potential of the leakage current detection PchMOS transistor T p1 is higher than the reference potential V DD , and +1 (high level) if it is lower. ) Is output. The output signal of the comparator COMP2 is input to the up / down counter 121 in the controller 127. When the value is -1, down-counting is performed, and when the number is +1, up-counting is performed. Then, the count value is stored in the register 1. As another method, an adder / subtracter can be used.

比較器COMP2には、電源電圧としてVDDより高い電圧であるVDD2とVSSを印加する。本実施の形態では、従来例と異なり、内部回路130の複数のPchMOSトランジスタ又はNchMOSトランジスタのドレインをVSS端子に接続する代わりに、VDD端子を内部回路の複数のPchMOSトランジスタのソースに接続している。比較器COMP2の出力は、基板電圧制御ブロックに入力される。 V DD2 and V SS that are higher than V DD are applied as power supply voltages to the comparator COMP2. In this embodiment, unlike the conventional example, connecting a drain of a plurality of PchMOS transistors or NchMOS transistors of the internal circuit 130 instead of connecting to the V SS terminal, a V DD terminal to the source of the plurality of PchMOS transistors of the internal circuit ing. The output of the comparator COMP2 is input to the substrate voltage control block.

基板電圧制御ブロック120は、アナログ方式の回路とデジタル方式の回路の2種類あるが、ここでは、実施の形態1と同様にデジタル入力の回路の例を説明する。基板電圧制御ブロック120は、基板電圧制御を行うアップダウンカウンタ121、レジスタ122(レジスタ1)、基板電圧設定上限値レジスタ123、基板電圧設定下限値レジスタ124、比較回路125及びレジスタ126(レジスタ2)により構成されたコントローラ127と、コントローラ127からデジタル値を受けて基板電圧を発生するDA変換器128とから構成される。コントローラ127は、比較器COMP2の出力を基にアップダウンカウンタのカウント値を変化させることでリーク電流検出PchMOSトランジスタTp1基板電圧を変える制御を行う。DA変換器128は、コントローラ127からのデジタル値をDA変換して基板電圧を発生する。DA変換器128が発生する基板電圧は、リーク電流検出回路120のリーク電流検出PchMOSトランジスタTp1の基板及び内部回路130のPchMOSトランジスタの基板に印加される。 There are two types of substrate voltage control blocks 120, an analog circuit and a digital circuit. Here, as in the first embodiment, an example of a digital input circuit will be described. The substrate voltage control block 120 includes an up / down counter 121 that performs substrate voltage control, a register 122 (register 1), a substrate voltage setting upper limit register 123, a substrate voltage setting lower limit register 124, a comparison circuit 125, and a register 126 (register 2). And a DA converter 128 that receives a digital value from the controller 127 and generates a substrate voltage. The controller 127 performs control to change the leakage current detection PchMOS transistor T p1 substrate voltage by changing the count value of the up / down counter based on the output of the comparator COMP2. The DA converter 128 DA-converts the digital value from the controller 127 and generates a substrate voltage. Substrate voltage DA converter 128 is generated, it is applied to the substrate of the PchMOS transistor substrate and the internal circuit 130 of the leakage current detection PchMOS transistor T p1 of leakage current detection circuit 120.

内部回路130は、半導体集積回路装置200によって内部のPchMOSトランジスタの閾値電圧が制御される回路であればどのような回路でもよいが、ここではPchMOSトランジスタとNchMOSトランジスタとを直列に接続しゲートを共通にしたCMOS回路を例に採る。   The internal circuit 130 may be any circuit as long as the threshold voltage of the internal PchMOS transistor is controlled by the semiconductor integrated circuit device 200, but here the PchMOS transistor and the NchMOS transistor are connected in series and the gate is shared. Take a CMOS circuit as an example.

上記リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1は、内部回路130のPchMOSトランジスタと同じ基板上に配置されていても良く、また、別の基板上に配置されていて、電気的に接続されていても良い。 The leakage current detection PchMOS transistor T p1 may be disposed on the same substrate as the PchMOS transistor of the internal circuit 130, or may be disposed on another substrate and electrically connected.

基板電圧制御ブロック120の出力の上限は、内部回路130のVDD以上であり、下限は内部回路130のVDD以下である。コントローラ127内部のレジスタ123,124に基板電圧設定上限値と基板電圧設定下限値を格納しておき、比較回路125でレジスタ1の値と比較を行い、レジスタ1の値が基板電圧設定上限値を超える場合はその基板電圧設定上限値を出力し、レジスタ1の値が基板電圧設定下限値を超える場合はその基板電圧設定下限値を出力し、レジスタ1の値が基板電圧設定下限値と基板電圧設定上限値の間であればレジスタ1の値を出力する。そして、その出力された比較結果をレジスタ2に格納する。すなわち、レジスタ2の値は基板電圧設定値の上限と下限を超えることは無い。 The upper limit of the output of substrate voltage control block 120 is equal to or greater than V DD of the internal circuit 130, the lower limit is less than V DD of the internal circuit 130. The substrate voltage setting upper limit value and the substrate voltage setting lower limit value are stored in the registers 123 and 124 inside the controller 127, and the comparison circuit 125 compares with the value of the register 1, and the value of the register 1 indicates the substrate voltage setting upper limit value. When it exceeds, the substrate voltage setting upper limit value is output, and when the value of register 1 exceeds the substrate voltage setting lower limit value, the substrate voltage setting lower limit value is output, and the value of register 1 is the substrate voltage setting lower limit value and the substrate voltage. If it is between the set upper limit values, the value of register 1 is output. Then, the output comparison result is stored in the register 2. That is, the value of the register 2 does not exceed the upper limit and lower limit of the substrate voltage setting value.

コントローラ127からレジスタ2の値をDA変換器128に入力し、DA変換器128からレジスタ2に対応する基板電圧が、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1の基板及び内部回路130のPchMOSトランジスタの基板に印加される。実施の形態1と同様、DA変換器128の出力を例えばオペアンプを使ったバッファ(DA変換器の出力をオペアンプの+入力端子に接続し、オペアンプの−入力端子と出力端子を結線したインピーダンス変換回路)を介して、基板電圧を発生させることもできる。 Input from the controller 127 the value of the register 2 to the DA converter 128, a substrate voltage corresponding the DA converter 128 to the register 2 is applied to the substrate of the PchMOS transistor substrate and the internal circuit 130 of the leakage current detection PchMOS transistor T p1 Is done. As in the first embodiment, the output of the DA converter 128 is, for example, a buffer using an operational amplifier (the output of the DA converter is connected to the + input terminal of the operational amplifier, and the −input terminal and the output terminal of the operational amplifier are connected) ) To generate a substrate voltage.

以下、上述のように構成された半導体集積回路装置200の基板電圧制御動作について説明する。   Hereinafter, the substrate voltage control operation of the semiconductor integrated circuit device 200 configured as described above will be described.

まず、基板電圧制御の動作を開始する前に、アップダウンカウンタ121のカウント値及びレジスタ122,126(レジスタ1,2)の値をゼロ(0)にリセットするか、前回測定した値を設定する。リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1のソース電位が、基準電位であるVDDより高ければ、比較器COMP2は、−1(ローレベル)を出力し、アップダウンカウンタ121はダウンカウントし、カウント値がレジスタ1に格納される。比較回路125は、基板電圧設定上限値又は下限値を超えていないか否かを比較し、レジスタ2に比較結果を格納する。そして、DA変換器128は、レジスタ2の値に対応する基板電圧を出力し、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1の基板電圧を下げる(浅くする)。その結果、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1の閾値電圧が小さくなり、PchMOSトランジスタTp1ソース電位が下げられる。 First, before starting the substrate voltage control operation, the count value of the up / down counter 121 and the values of the registers 122 and 126 (registers 1 and 2) are reset to zero (0), or the value measured last time is set. . If the source potential of the leakage current detection PchMOS transistor T p1 is higher than the reference potential V DD , the comparator COMP2 outputs −1 (low level), the up / down counter 121 counts down, and the count value is stored in the register. 1 is stored. The comparison circuit 125 compares the substrate voltage setting upper limit value or lower limit value with each other and stores the comparison result in the register 2. Then, DA converter 128 outputs a substrate voltage corresponding to the value of the register 2, (shallow) lowering the substrate voltage of leakage current detection PchMOS transistor T p1. As a result, the threshold voltage of leakage current detection PchMOS transistor T p1 decreases, lowered the PchMOS transistor T p1 source potential.

逆に、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1のソース電位が、基準電位であるVDDより低ければ、比較器COMP2は、+1(ハイレベル)を出力し、アップダウンカウンタはアップカウントし、カウント値がレジスタ1に格納される。基板電圧設定上限値又は下限値を超えていないか否かを比較し、レジスタ2に比較結果を格納する。そして、DA変換器128は、レジスタ2の値の対応する基板電圧を出力し、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1の基板電圧を上げる(深くする)。その結果、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1の閾値電圧が大きくなり、PchMOSトランジスタTp1ソース電位が上げられる。 Conversely, if the source potential of the leakage current detection PchMOS transistor T p1 is lower than the reference potential V DD , the comparator COMP2 outputs +1 (high level), the up / down counter counts up, and the count value is Stored in register 1. Whether the substrate voltage setting upper limit value or lower limit value is exceeded is compared, and the comparison result is stored in register 2. Then, DA converter 128, and outputs a corresponding substrate voltage of the register 2 value (deeper) raising the substrate voltage of leakage current detection PchMOS transistor T p1. As a result, the threshold voltage of leakage current detection PchMOS transistor T p1 increases, raised the PchMOS transistor T p1 source potential.

以上の動作を繰り返すことにより、最終的には、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1のソース電位がVDDと同じ電位になるように収束する。 By repeating the above operation, the source potential of the leakage current detection PchMOS transistor T p1 finally converges to be the same potential as V DD .

基板電圧制御ブロック120の出力の上限は、PchMOSトランジスタに前記GIDL効果が発生しない範囲の電圧に設定されることが望ましい。また、基板電圧制御ブロック120の出力の下限は、PchMOSトランジスタがバイポーラ特性を示さない範囲の電圧に設定されることが望ましい。   The upper limit of the output of the substrate voltage control block 120 is preferably set to a voltage in a range where the GIDL effect does not occur in the Pch MOS transistor. Further, it is desirable that the lower limit of the output of the substrate voltage control block 120 be set to a voltage in a range where the PchMOS transistor does not exhibit bipolar characteristics.

このように、本実施の形態によれば、リーク電流検出PchMOSトランジスタを用いたリーク電流検出回路210においても実施の形態1と同様の効果が得られ、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1の検出電位の検出感度及びレスポンスを向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained also in the leakage current detection circuit 210 using the leakage current detection PchMOS transistor, and the detection potential of the leakage current detection PchMOS transistor T p1 can be reduced. Detection sensitivity and response can be improved.

制御動作に関しては、上述した閾値電圧制御動作を常時行うこともできるし、内部回路130が動作していない時に行い、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1のソース電位がVDDと同じ電位になったら動作を止めることもできる。 As for the control operation, the above-described threshold voltage control operation can be performed at all times or when the internal circuit 130 is not operating, and the operation is performed when the source potential of the leakage current detection PchMOS transistor T p1 becomes the same potential as V DD. Can also be stopped.

(実施の形態3)
実施の形態3は、実施の形態1と実施の形態2の半導体集積回路装置の両方を用いて、内部回路においてCMOS回路を構成するPchMOSトランジスタとNchMOSトランジスタの基板電圧をそれぞれ制御する例である。
(Embodiment 3)
The third embodiment is an example in which the substrate voltages of the Pch MOS transistor and the Nch MOS transistor constituting the CMOS circuit are controlled in the internal circuit using both the semiconductor integrated circuit devices of the first embodiment and the second embodiment.

図3は、本発明の実施の形態3に係る半導体集積回路装置の構成を示す図である。図1及び図2と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。   FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment of the present invention. The same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description of overlapping portions is omitted.

図3において、半導体集積回路装置300は、NchMOSトランジスタのリーク電流検出回路110と、PchMOSトランジスタのリーク電流検出回路210と、2組の基板電圧制御ブロック120と、内部回路130とを備え、半導体集積回路装置300は、内部回路130を構成するNchMOSトランジスタ及びPchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する。   3, a semiconductor integrated circuit device 300 includes an NchMOS transistor leakage current detection circuit 110, a PchMOS transistor leakage current detection circuit 210, two sets of substrate voltage control blocks 120, and an internal circuit 130. The circuit device 300 controls the threshold voltages of the Nch MOS transistor and the Pch MOS transistor that constitute the internal circuit 130.

このように、本実施の形態によれば、CMOS回路においても同様の効果が得られ、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1及びリーク電流検出PchMOSトランジスタTp1の検出電位の検出感度及びレスポンスを向上させることができる。さらに、このようなCMOS回路を用いた内部回路に適用することにより、PchMOSトランジスタとNchMOSトランジスタの閾値電圧を同時に、且つ最適に制御することができる。 Thus, according to this embodiment, the same effect can be obtained even in the CMOS circuit, to improve the detection sensitivity and response of the detection potential of leakage current detection NchMOS transistor T n1 and leakage current detection PchMOS transistor T p1 Can do. Furthermore, by applying to an internal circuit using such a CMOS circuit, the threshold voltages of the Pch MOS transistor and the Nch MOS transistor can be controlled simultaneously and optimally.

(実施の形態4)
実施の形態4は、比較器のDCオフセットをキャンセルするリーク電流検出回路に適用する例である。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment is an example applied to a leakage current detection circuit that cancels the DC offset of the comparator.

図4は、本発明の実施の形態4に係る半導体集積回路装置の構成を示す図である。本実施の形態は、NchMOSトランジスタのリーク電流検出回路と基板電圧制御ブロックと内部回路とを備える半導体集積回路装置に適用した例である。図1と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the fourth embodiment of the present invention. The present embodiment is an example applied to a semiconductor integrated circuit device including a leakage current detection circuit of an Nch MOS transistor, a substrate voltage control block, and an internal circuit. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description of overlapping portions is omitted.

図4において、半導体集積回路装置400は、NchMOSトランジスタのリーク電流検出回路410と、基板電圧制御を行う基板電圧制御ブロック420と、内部回路130とを備え、半導体集積回路装置400は、内部回路130を構成するNchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する。   4, the semiconductor integrated circuit device 400 includes an NchMOS transistor leakage current detection circuit 410, a substrate voltage control block 420 that performs substrate voltage control, and an internal circuit 130. The semiconductor integrated circuit device 400 includes the internal circuit 130. The threshold voltage of the NchMOS transistor that constitutes is controlled.

リーク電流検出回路410は、ドレインがVDD端子に接続され、ソースが定電流源に接続され、ゲートには任意の安定電位Vref1を印加し、基板電圧が基板電圧制御ブロック420により制御されたリーク電流検出NchMOSトランジスタTn1と、一方の入力端子IN1にNchMOSトランジスタTn1のソースを接続し、他方の入力端子IN2には基準電位としてVSSを印加した比較器COMP1と、比較器COMP1のそれぞれの入力端子IN1,IN2と、NchMOSトランジスタTn1のソース及びVSS端子間に設置され、内部回路130が動作していない時に、NchMOSトランジスタTn1のソース及びVSS端子と比較器COMP1のそれぞれの入力端子間を切り替える入力切替用のスイッチ411と、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1に定電流を供給する定電流源111とを備えて構成される。 In the leakage current detection circuit 410, the drain is connected to the V DD terminal, the source is connected to a constant current source, an arbitrary stable potential V ref1 is applied to the gate, and the substrate voltage is controlled by the substrate voltage control block 420. leakage current detection NchMOS transistor T n1, connect the source of the NchMOS transistor T n1 to one input terminal IN1, the comparator COMP1 which is applied to V SS as a reference potential to the other input terminal IN2, each comparator COMP1 the input terminal IN1, IN2, is placed between the source and the V SS terminal of NchMOS transistor T n1, when the internal circuit 130 is not operating, the comparator COMP1 and the source and V SS terminal of NchMOS transistor T n1 of each Input switching switch 41 for switching between input terminals When constituted by a constant current source 111 supplies a constant current to the leakage current detection NchMOS transistor T n1.

基板電圧制御ブロック420は、比較器COMP1の出力をあらかじめ決められた基準電位とを比較することでリーク電流検出NchMOSトランジスタTn1及び内部回路130のNchMOSトランジスタの基板に印加する基板電圧を変える制御を行うコントローラ430と、コントローラ430からのデジタル値をDA変換して基板電圧を発生するDA変換器128とを備える。また、基板電圧制御ブロック420は、入力切替用のスイッチ411の切り替え制御とオフセット調整量演算制御の容易性からデジタル回路で構成される。 The substrate voltage control block 420 performs control to change the substrate voltage applied to the substrate of the leakage current detection NchMOS transistor Tn1 and the NchMOS transistor of the internal circuit 130 by comparing the output of the comparator COMP1 with a predetermined reference potential. The controller 430 to perform and the DA converter 128 which DA-converts the digital value from the controller 430 and generates a substrate voltage are provided. Further, the substrate voltage control block 420 is configured by a digital circuit because of the switching control of the input switching switch 411 and the ease of offset adjustment amount calculation control.

本実施の形態は、図1の半導体集積回路100において、比較器COMP1のそれぞれの入力端子IN1、IN2と、NchMOSトランジスタTn1のソース及びVSS端子間に入力切替用のスイッチ411を設けた構成である。また、基板電圧制御ブロック420のコントローラ430が、さらに入力切替用のスイッチ411の切り替え制御とオフセット調整量演算制御の機能を備える。 This embodiment, in the semiconductor integrated circuit 100 of FIG. 1 and the respective input terminals IN1, IN2 of the comparator COMP1, the switch 411 of the input switching between the source and the V SS terminal of NchMOS transistor T n1 provided configuration It is. Further, the controller 430 of the substrate voltage control block 420 further has functions of switching control of the switch 411 for input switching and offset adjustment amount calculation control.

図5は、上記コントローラ430の回路構成を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of the controller 430.

図5において、コントローラ430は、インバータ431及びセレクタ432からなり、比較器COMP1の出力信号の極性を選択的に反転させるための極性反転器433と、
入力データ補正部434と、レジスタ2とレジスタ13を切り替えるセレクタ435とを備えて構成される。
5, the controller 430 includes an inverter 431 and a selector 432, and a polarity inverter 433 for selectively inverting the polarity of the output signal of the comparator COMP1.
An input data correction unit 434 and a selector 435 that switches between the register 2 and the register 13 are configured.

入力切替用のスイッチ411と極性反転器433は、モード切替信号1によって制御され、セレクタ435はモード切替信号2によって制御される。   The input switching switch 411 and the polarity inverter 433 are controlled by the mode switching signal 1, and the selector 435 is controlled by the mode switching signal 2.

入力データ補正部434は、アップダウンカウンタ451とレジスタ452(レジスタ1)からなり、1LSB(least significant bit)ずつ変化させる逐次比較法を用いた基板電圧設定値生成手段453と、基板電圧設定上限値レジスタ454、基板電圧設定下限値レジスタ455、比較回路456及びレジスタ457(レジスタ2)からなる基板電圧設定値上限下限比較回路458と、第1の基板電圧設定値及び第2の基板電圧設定値を一時的に格納するためのレジスタ459(レジスタ11)及びレジスタ460(レジスタ12)と、演算回路461と、演算結果を格納するためのレジスタ462(レジスタ13)とを備えて構成される。   The input data correction unit 434 includes an up / down counter 451 and a register 452 (register 1), a substrate voltage setting value generation unit 453 using a successive approximation method that changes by 1 LSB (least significant bit), and a substrate voltage setting upper limit value. A substrate voltage setting value upper / lower limit comparison circuit 458 including a register 454, a substrate voltage setting lower limit value register 455, a comparison circuit 456, and a register 457 (register 2), and a first substrate voltage setting value and a second substrate voltage setting value. A register 459 (register 11) and a register 460 (register 12) for temporary storage, an arithmetic circuit 461, and a register 462 (register 13) for storing an arithmetic result are configured.

以下、上述のように構成された半導体集積回路装置400の動作について説明する。半導体集積回路装置400の基板電圧制御の全体動作は、実施の形態1と同様である。   Hereinafter, the operation of the semiconductor integrated circuit device 400 configured as described above will be described. The overall operation of the substrate voltage control of the semiconductor integrated circuit device 400 is the same as that of the first embodiment.

まず、上記基板電圧制御動作における、比較器COMP1のDCオフセットを補償するための動作を説明する。   First, an operation for compensating for the DC offset of the comparator COMP1 in the substrate voltage control operation will be described.

この動作は、内部回路130が動作していない時における、第1の基板電圧設定値を求める動作(第1の入力モード)と、第2の基板電圧設定値を求める動作(第2の入力モード)と、第3の基板電圧設定値を求める動作(演算モード)により行われる。   In this operation, when the internal circuit 130 is not operating, an operation for obtaining the first substrate voltage setting value (first input mode) and an operation for obtaining the second substrate voltage setting value (second input mode). ) And an operation (calculation mode) for obtaining the third substrate voltage setting value.

そして、このように求められた第3の基板電圧設定値を用いて基板電圧を印加することにより、比較器COMP1のDCオフセットを除去することができる。   The DC offset of the comparator COMP1 can be removed by applying the substrate voltage using the third substrate voltage setting value obtained in this way.

入力切替用のスイッチ411は、図5に示すように、入力端子A,Bを、出力端子C,Dの内のいずれかに選択的に接続する機能を持つ。   As shown in FIG. 5, the input switching switch 411 has a function of selectively connecting the input terminals A and B to any one of the output terminals C and D.

第1の入力モード時では、入力切替用のスイッチ411は、A端子とC端子が接続され、また、B端子とD端子が接続されており、極性反転器433におけるセレクタ432は、比較器COMP1の出力信号をそのまま通過させる。   In the first input mode, the input switching switch 411 is connected to the A terminal and the C terminal, and connected to the B terminal and the D terminal. The selector 432 in the polarity inverter 433 is connected to the comparator COMP1. The output signal is passed as it is.

比較器COMP1の出力信号は、基板電圧設定値生成手段453として機能するアップダウンカウンタ451に与えられる。   The output signal of the comparator COMP1 is given to an up / down counter 451 that functions as the substrate voltage set value generation means 453.

まず基板電圧制御の動作を開始する前に、アップダウンカウンタ451のカウント値及びレジスタ452(レジスタ1)の値をゼロ(0)にリセットするか、前回測定した値を設定する。次に、アップダウンカウンタ451は、このとき与えられる比較器COMP1の出力信号が+1(ハイレベル)の時はアップカウントし、−1(ローレベル)の時はダウンカウントし、カウント値をレジスタ1に格納する。   First, before starting the substrate voltage control operation, the count value of the up / down counter 451 and the value of the register 452 (register 1) are reset to zero (0) or the value measured last time is set. Next, the up / down counter 451 counts up when the output signal of the comparator COMP1 applied at this time is +1 (high level), and counts down when the output signal is -1 (low level). To store.

入力データ補正部434に格納された基板電圧設定上限値及び基板電圧設定下限値と、レジスタ1の値を比較回路を用いて比較し、レジスタ1の値が基板電圧設定上限値を超える場合はその基板電圧設定上限値を出力し、レジスタ1の値が基板電圧設定下限値を超える場合はその基板電圧設定下限値を出力し、レジスタ1の値が基板電圧設定下限値と基板電圧設定上限値の間であればレジスタ1の値を出力する。そして、その出力された比較結果をレジスタ457(レジスタ2)に格納する。   The substrate voltage setting upper limit value and the substrate voltage setting lower limit value stored in the input data correction unit 434 are compared with the value of the register 1 using a comparison circuit. If the value of the register 1 exceeds the substrate voltage setting upper limit value, The board voltage setting upper limit value is output. When the value of register 1 exceeds the board voltage setting lower limit value, the board voltage setting lower limit value is output. The value of register 1 is the substrate voltage setting lower limit value and the board voltage setting upper limit value. If it is between, the value of register 1 is output. The output comparison result is stored in the register 457 (register 2).

モード切替信号2により、入力データ補正部434からセレクタ435を介してレジスタ2の値をDA変換器128に入力する。その結果、DA変換器128からレジスタ2に対応する基板電圧が、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の基板及び内部回路130のNchMOSトランジスタの基板に印加される。 In response to the mode switching signal 2, the value of the register 2 is input to the DA converter 128 from the input data correction unit 434 via the selector 435. As a result, the substrate voltage corresponding to the register 2 is applied from the DA converter 128 to the substrate of the leakage current detection NchMOS transistor Tn1 and the substrate of the NchMOS transistor of the internal circuit 130.

すなわち、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1のソース電位が、基準電位であるVSSより高ければ、比較器COMP1は−1(ローレベル)を出力し、アップダウンカウンタはダウンカウントし、カウント値がレジスタ1に格納される。比較回路456は、基板電圧設定上限値又は下限値を超えていないか否かを比較し、レジスタ2に比較結果を格納する。そして、DA変換器128は、レジスタ2の値に対応する基板電圧を出力し、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の基板電圧を下げる(深くする)。その結果、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の閾値電圧が大きくなり、NchMOSトランジスタTn1ソース電位が下げられる。 That is, the source potential of leakage current detection NchMOS transistor T n1 is higher than the reference potential V SS, comparator COMP1 outputs -1 (low level), the up-down counter counts down, the count value register 1 is stored. The comparison circuit 456 compares whether or not the substrate voltage setting upper limit value or lower limit value is exceeded, and stores the comparison result in the register 2. Then, the DA converter 128 outputs a substrate voltage corresponding to the value of the register 2, and lowers (increases) the substrate voltage of the leak current detection NchMOS transistor T n1 . As a result, the threshold voltage of leakage current detection NchMOS transistor T n1 becomes large, NchMOS transistor T n1 source potential is lowered.

逆に、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1のソース電位が、基準電位であるVSSより低ければ、比較器は+1(ハイレベル)を出力し、アップダウンカウンタはアップカウントし、カウント値がレジスタ1に格納される。比較回路456は、基板電圧設定上限値又は下限値を超えていないか否かを比較し、レジスタ2に比較結果を格納する。そして、DA変換器128は、レジスタ2の値の対応する基板電圧を出力し、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の基板電圧を上げる(浅くする)。その結果、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1の閾値電圧が小さくなり、NchMOSトランジスタTn1ソース電位が上げられる。 Conversely, the source potential of leakage current detection NchMOS transistor T n1 is lower than V SS that is the reference potential, the comparator outputs a +1 (high level), the up-down counter counts up the count value of register 1 Stored in The comparison circuit 456 compares whether or not the substrate voltage setting upper limit value or lower limit value is exceeded, and stores the comparison result in the register 2. Then, DA converter 128, and outputs a corresponding substrate voltage of the register 2 value (shallow) raising the substrate voltage of leakage current detection NchMOS transistor T n1. As a result, decreases the threshold voltage of leakage current detection NchMOS transistor T n1, NchMOS transistor T n1 source potential is raised.

以下、上記のループを回して同様の動作を行い、その動作は、比較器COMP1の出力信号の極性が反転するまで継続される。   Thereafter, the same operation is performed by turning the above loop, and this operation is continued until the polarity of the output signal of the comparator COMP1 is inverted.

すなわち、基板電圧設定値生成手段453は、比較器COMP1の出力信号の極性の反転を検知すると、そのときのカウント値(これが、第1の基板電圧設定値である)をレジスタ459(レジスタ11)に保持させる。   That is, when the substrate voltage set value generation means 453 detects the inversion of the polarity of the output signal of the comparator COMP1, the count value at this time (this is the first substrate voltage set value) is registered in the register 459 (register 11). To hold.

なお、極性の反転の検出は、信号電圧の微小な揺れを考慮して慎重に行う必要がある。   It should be noted that polarity inversion must be carefully detected in consideration of minute fluctuations in the signal voltage.

次に、入力切替用のスイッチ411を制御して、A端子をD端子に接続し、B端子をC端子に接続し、第2の入力モードとする。   Next, the input switching switch 411 is controlled so that the A terminal is connected to the D terminal, the B terminal is connected to the C terminal, and the second input mode is set.

このとき、極性反転器433のセレクタ432は、インバータ431の出力信号を選択する。すなわち、比較器COMP1の出力信号の極性を反転した信号が、アップダウンカウンタ451に与えられることになる。   At this time, the selector 432 of the polarity inverter 433 selects the output signal of the inverter 431. That is, a signal obtained by inverting the polarity of the output signal of the comparator COMP1 is supplied to the up / down counter 451.

このような状態で、基板電圧設定値生成手段453のアップダウンカウンタ451のカウント値をゼロ(0)に戻し、第1の入力モードと同様の動作を行うか、又は第1の入力モードで求めた第1の基板電圧設定値と同じカウント値から、継続して第2の基板電圧設定値を求める動作を行う。その結果として得られた第2の基板電圧設定値がレジスタ460(レジスタ12)に格納される。   In such a state, the count value of the up / down counter 451 of the substrate voltage set value generation means 453 is returned to zero (0), and the same operation as that in the first input mode is performed or obtained in the first input mode. The second substrate voltage setting value is continuously obtained from the same count value as the first substrate voltage setting value. The second substrate voltage setting value obtained as a result is stored in the register 460 (register 12).

そして、レジスタ11及びレジスタ12から、第1及び第2の基板電圧設定値を取り出し、演算回路461により平均値を取ることにより第3の基板電圧設定値を算出し、それをレジスタ462(レジスタ13)に格納する。   Then, the first and second substrate voltage setting values are taken out from the register 11 and the register 12, and the third substrate voltage setting value is calculated by taking the average value by the arithmetic circuit 461, and the third substrate voltage setting value is calculated by the register 462 (register 13 ).

この第3の基板電圧設定値は、比較器COMP1がまったくDCオフセットを有しない場合における基板電圧設定値(つまり、比較器COMP1のDCオフセットを完全にキャンセルした基板電圧設定値)である。   The third substrate voltage setting value is a substrate voltage setting value when the comparator COMP1 has no DC offset (that is, a substrate voltage setting value in which the DC offset of the comparator COMP1 is completely canceled).

したがって、内部回路130の通常動作時に、モード切替信号2によりセレクタを制御し、レジスタ13の第3の基板電圧設定値を用いて内部回路130の基板電圧を制御することにより、比較器COMP1のDCオフセットを完全にキャンセルすることができ、基板電圧を制御する精度を大幅に向上させることができる。   Therefore, during the normal operation of the internal circuit 130, the selector is controlled by the mode switching signal 2, and the substrate voltage of the internal circuit 130 is controlled by using the third substrate voltage setting value of the register 13. The offset can be canceled completely, and the accuracy of controlling the substrate voltage can be greatly improved.

このように、本実施の形態によれば、比較器COMP1のそれぞれの入力端子IN1、IN2と、NchMOSトランジスタTn1のソース及びVSS端子間に入力切替用のスイッチ411を設け、内部回路130が動作していない時に、NchMOSトランジスタTn1のソース及びVSS端子と比較器COMP1のそれぞれの入力端子間を入力切替用のスイッチ411で切り替えることにより、基板電圧調整を2度行い、それぞれの基板電圧設定値をコントローラ430内部のレジスタ1とレジスタ2に格納し、それぞれの基板電圧設定値の平均をとり、レジスタ3に格納し、内部回路130の通常動作時に、レジスタ3の基板電圧設定値で内部回路の基板電圧を制御するようにしているので、比較器COMP1のDCオフセット誤差をキャンセルすることができ、基板電圧を制御する精度を向上させることができる。 Thus, according to this embodiment, the respective input terminals IN1, IN2 of the comparator COMP1, the provided switch 411 for input switching between the source and the V SS terminal of NchMOS transistor T n1, the internal circuit 130 when not operating, by switching between the respective input terminal of the comparator COMP1 and the source and V SS terminal of NchMOS transistor T n1 switch 411 for input switching, perform substrate voltage regulating twice, each substrate voltage The set value is stored in the register 1 and the register 2 inside the controller 430, the average of the respective substrate voltage set values is taken and stored in the register 3, and the internal voltage 130 is stored in the register 3 during normal operation of the internal circuit 130. Since the substrate voltage of the circuit is controlled, the DC offset error of the comparator COMP1 Can be canceled and the accuracy of controlling the substrate voltage can be improved.

(実施の形態5)
実施の形態5は、比較器のDCオフセットキャンセルを、リーク電流検出PchMOSトランジスタを用いたリーク電流検出回路に適用する例である。
(Embodiment 5)
The fifth embodiment is an example in which the DC offset cancellation of the comparator is applied to a leakage current detection circuit using a leakage current detection PchMOS transistor.

図6は、本発明の実施の形態5に係る半導体集積回路装置の構成を示す図である。本実施の形態は、PchMOSトランジスタのリーク電流検出回路と基板電圧制御ブロックと内部回路とを備える半導体集積回路装置に適用した例である。図2及び図4と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。   FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the fifth embodiment of the present invention. The present embodiment is an example applied to a semiconductor integrated circuit device including a leakage current detection circuit of a PchMOS transistor, a substrate voltage control block, and an internal circuit. The same components as those in FIG. 2 and FIG.

図6において、半導体集積回路装置500は、PchMOSトランジスタのリーク電流検出回路510と、基板電圧制御ブロック420と、内部回路130とを備え、半導体集積回路装置500は、内部回路130を構成するPchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する。   6, the semiconductor integrated circuit device 500 includes a leakage current detection circuit 510 for a PchMOS transistor, a substrate voltage control block 420, and an internal circuit 130. The semiconductor integrated circuit device 500 includes a PchMOS transistor that constitutes the internal circuit 130. To control the threshold voltage.

リーク電流検出回路510は、ドレインがVSS端子に接続され、ソースが定電流源に接続され、ゲートには任意の安定電位Vref2を印加し、基板電圧が基板電圧制御ブロックにより制御されたリーク電流検出PchMOSトランジスタTp1と、一方の入力端子IN1にPchMOSトランジスタTp1のソースを接続し、他方の入力端子IN2には基準電位としてVDDを印加した比較器COMP2と、比較器COMP2のそれぞれの入力端子IN1,IN2と、PchMOSトランジスタTp1のソース及びVDD端子間に設置され、内部回路130が動作していない時に、PchMOSトランジスタTp1のソース及びVDD端子と比較器COMP2のそれぞれの入力端子間を切り替える入力切替用のスイッチ411と、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1に定電流を供給する定電流源211とを備えて構成される。 The leak current detection circuit 510 has a drain connected to the VSS terminal, a source connected to a constant current source, an arbitrary stable potential V ref2 applied to the gate, and a substrate voltage controlled by the substrate voltage control block. Each of the current detection PchMOS transistor T p1 , the comparator COMP2 in which the source of the PchMOS transistor T p1 is connected to one input terminal IN1, and V DD is applied as the reference potential to the other input terminal IN2, and the comparator COMP2 an input terminal IN1, IN2, is placed between the source and the V DD terminal of PchMOS transistor T p1, when the internal circuit 130 is not operating, the respective input of the comparator COMP2 to the source and V DD terminal of PchMOS transistor T p1 An input switching switch 411 for switching between terminals; Supplying a constant current to over leakage current detection PchMOS transistor T p1 configured with a constant current source 211.

基板電圧制御ブロック420は、比較器COMP2の出力を基に、アップダウンカウンタのカウント値を変化させることでリーク電流検出PchMOSトランジスタTp1基板電圧を変える制御を行うコントローラ430と、コントローラ430からのデジタル値をDA変換して基板電圧を発生するDA変換器128とを備える。また、基板電圧制御ブロック420は、入力切替用のスイッチ411の切り替え制御とオフセット調整量演算制御の容易性からデジタル回路で構成される。 The substrate voltage control block 420 is configured to control the leak current detection PchMOS transistor T p1 to change the substrate voltage by changing the count value of the up / down counter based on the output of the comparator COMP2, and the digital signal from the controller 430. A D / A converter 128 that D / A converts the value to generate a substrate voltage. Further, the substrate voltage control block 420 is configured by a digital circuit because of the switching control of the input switching switch 411 and the ease of offset adjustment amount calculation control.

上記コントローラ430の回路構成は、図5と同様である。   The circuit configuration of the controller 430 is the same as that shown in FIG.

本実施の形態5の半導体集積回路装置500の動作原理及び比較器COMP2のDCオフセット誤差をキャンセル動作原理は、NchMOSトランジスタとPchMOSトランジスタが入れ替わるだけで、実施の形態4と全く同じである。   The operation principle of the semiconductor integrated circuit device 500 of the fifth embodiment and the operation principle of canceling the DC offset error of the comparator COMP2 are exactly the same as those of the fourth embodiment, except that the NchMOS transistor and the PchMOS transistor are interchanged.

したがって、実施の形態4と同様の効果を得ることができる。   Therefore, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.

(実施の形態6)
実施の形態6は、実施の形態4と実施の形態5の半導体集積回路装置の両方を用いて、内部回路においてCMOS回路を構成するPchMOSトランジスタとNchMOSトランジスタの基板電圧をそれぞれ制御する例である。
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment, both the semiconductor integrated circuit devices of the fourth and fifth embodiments are used to control the substrate voltages of the Pch MOS transistor and the Nch MOS transistor constituting the CMOS circuit in the internal circuit.

図7は、本発明の実施の形態6に係る半導体集積回路装置の構成を示す図である。図4及び図6と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。   FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the sixth embodiment of the present invention. The same components as those in FIGS. 4 and 6 are denoted by the same reference numerals, and description of overlapping portions is omitted.

図7において、半導体集積回路装置600は、NchMOSトランジスタのリーク電流検出回路410と、PchMOSトランジスタのリーク電流検出回路510と、2組の基板電圧制御ブロック420と、内部回路130とを備え、半導体集積回路装置600は、内部回路130を構成するNchMOSトランジスタ及びPchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する。   In FIG. 7, a semiconductor integrated circuit device 600 includes an NchMOS transistor leakage current detection circuit 410, a PchMOS transistor leakage current detection circuit 510, two sets of substrate voltage control blocks 420, and an internal circuit 130. The circuit device 600 controls the threshold voltages of the Nch MOS transistor and the Pch MOS transistor that constitute the internal circuit 130.

したがって、CMOS回路においても同様に適用することができ、実施の形態3乃至実施の形態5と同様の効果を得ることができる。   Therefore, the present invention can be similarly applied to a CMOS circuit, and the same effects as those of the third to fifth embodiments can be obtained.

(実施の形態7)
実施の形態7は、NchMOSトランジスタの基板電圧制御回路において、比較器のDCオフセットをキャンセルするリーク電流検出回路に適用する例である。
(Embodiment 7)
The seventh embodiment is an example applied to a leakage current detection circuit for canceling a DC offset of a comparator in an NchMOS transistor substrate voltage control circuit.

図8は、本発明の実施の形態7に係る半導体集積回路装置の構成を示す図である。本実施の形態は、NchMOSトランジスタのドレイン電位検出回路と、コントローラとDA変換器で構成された基板電圧制御ブロックと、内部回路により構成されたNchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する半導体集積回路装置に適用した例である。図6と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。   FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the seventh embodiment of the present invention. The present embodiment is applied to a semiconductor integrated circuit device that controls a threshold voltage of an NchMOS transistor configured by an internal circuit, and a substrate voltage control block configured by a controller and a DA converter, and a drain potential detection circuit of the NchMOS transistor. This is an example. The same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description of overlapping portions is omitted.

図8において、半導体集積回路装置700は、NchMOSトランジスタのリーク電流検出回路710と、基板電圧制御ブロック420と、内部回路130とを備え、半導体集積回路装置700は、内部回路130を構成するNchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する。   In FIG. 8, the semiconductor integrated circuit device 700 includes an NchMOS transistor leakage current detection circuit 710, a substrate voltage control block 420, and an internal circuit 130. The semiconductor integrated circuit device 700 includes an NchMOS transistor that constitutes the internal circuit 130. To control the threshold voltage.

リーク電流検出回路710は、ゲートとドレインを結線し且つ定電流源に接続され、ソースがVSS端子に接続され、基板電圧が基板電圧制御ブロック420により制御されるリーク電流検出NchMOSトランジスタTn1と、リーク電流検出NchMOSトランジスタTn1に定電流を供給する定電流源711と、一方の入力端子IN1にNchMOSトランジスタTn1のドレインを接続し、他方の入力端子IN2には基準電位としてVref3を印加した比較器COMP1と、比較器COMP1のそれぞれの入力端子IN1,IN2と、NchMOSトランジスタTn1のドレイン及び基準電位Vref3端子間に設置され、内部回路130が動作していない時に、NchMOSトランジスタTn1のドレイン及び基準電位Vref3端子と比較器COMP1のそれぞれの入力端子間を切り替える入力切替用のスイッチ712とを備えて構成される。 Leakage current detection circuit 710 is connected to the gate and drain connected to and a constant current source, a source connected to V SS terminal, a leakage current detection NchMOS transistor T n1 of the substrate voltage is controlled by the substrate voltage control block 420 The constant current source 711 that supplies a constant current to the leak current detection NchMOS transistor T n1 , the drain of the NchMOS transistor T n1 is connected to one input terminal IN1, and V ref3 is applied as a reference potential to the other input terminal IN2. a comparator COMP1 that, the respective input terminals IN1, IN2 of the comparator COMP1, is placed between the drain of the NchMOS transistor T n1 and reference potential V ref3 terminal, when the internal circuit 130 is not operating, NchMOS transistor T n1 of the drain and the reference potential V ef3 constituted a switch 712 for input switching to switch between each input terminal of the comparator COMP1 and terminal.

定電流源711は、ソースをVSSに接続し、ゲートをVDDに接続したNchMOSトランジスタTn4と、ゲートとドレインがTn4のドレインに接続され、ソースがVDDに接続されたPchMOSトランジスタTp13とカレントミラー回路を構成し、ソースがVDDに接続されたPchMOSトランジスタTp12により構成される。 The constant current source 711 has a source connected to V SS, and NchMOS transistor T n4 that a gate connected to the V DD, a gate and a drain connected to the drain of T n4, PchMOS transistor T having a source connected to V DD constitute a p13 and a current mirror circuit composed of PchMOS transistors T p12 with a source connected to V DD.

基板電圧制御ブロック420は、比較器COMP1の出力を基に、アップダウンカウンタのカウント値を変化させることでリーク電流検出NchMOSトランジスタTn1基板電圧を変える制御を行うコントローラ430と、コントローラ430からのデジタル値をDA変換して基板電圧を発生するDA変換器128とを備える。また、基板電圧制御ブロック420は、入力切替用のスイッチ712の切り替え制御とオフセット調整量演算制御の容易性からデジタル回路で構成される。 The substrate voltage control block 420 controls the leakage current detection NchMOS transistor T n1 to change the substrate voltage by changing the count value of the up / down counter based on the output of the comparator COMP1, and the digital signal from the controller 430. A D / A converter 128 that D / A converts the value to generate a substrate voltage. Further, the substrate voltage control block 420 is configured by a digital circuit because of the switching control of the input switching switch 712 and the ease of offset adjustment amount calculation control.

本実施の形態は、前記非特許文献1のNchMOSトランジスタの基板電圧制御回路において、前記比較器のそれぞれの入力端子IN1、IN2と、NchMOSトランジスタTn1のドレイン及び基準電位Vref3端子間に入力切替用のスイッチ712を設けた構成となっている。 This embodiment, wherein the substrate voltage control circuit of the NchMOS transistor of Non-Patent Document 1, the respective input terminals IN1, IN2 of the comparator input switching between the drain of the NchMOS transistor T n1 and reference potential V ref3 terminal The switch 712 is provided.

図9は、上記コントローラ430の回路構成を示す図であり、図5と同一構成部分には同一符号を付している。   FIG. 9 is a diagram showing a circuit configuration of the controller 430, and the same components as those in FIG.

図9において、コントローラ430は、インバータ431及びセレクタ432からなり、比較器COMP1の出力信号の極性を選択的に反転させるための極性反転器433と、入力データ補正部434と、レジスタ2とレジスタ13を切り替えるセレクタ435とを備えて構成される。   In FIG. 9, the controller 430 includes an inverter 431 and a selector 432, and a polarity inverter 433 for selectively inverting the polarity of the output signal of the comparator COMP1, an input data correction unit 434, a register 2 and a register 13 And a selector 435 for switching between.

入力切替用のスイッチ712と極性反転器433は、モード切替信号1によって制御され、セレクタ435はモード切替信号2によって制御される。   The input switching switch 712 and the polarity inverter 433 are controlled by the mode switching signal 1, and the selector 435 is controlled by the mode switching signal 2.

入力データ補正部434は、アップダウンカウンタ451とレジスタ452(レジスタ1)からなり、1LSBずつ変化させる逐次比較法を用いた基板電圧設定値生成手段453と、基板電圧設定上限値レジスタ454、基板電圧設定下限値レジスタ455、比較回路456及びレジスタ457(レジスタ2)からなる基板電圧設定値上限下限比較回路458と、第1の基板電圧設定値及び第2の基板電圧設定値を一時的に格納するためのレジスタ459(レジスタ11)及びレジスタ460(レジスタ12)と、演算回路461と、演算結果を格納するためのレジスタ462(レジスタ13)とを備えて構成される。   The input data correction unit 434 includes an up / down counter 451 and a register 452 (register 1), a substrate voltage setting value generation unit 453 using a successive approximation method that changes by 1 LSB, a substrate voltage setting upper limit register 454, a substrate voltage A substrate voltage setting value upper / lower limit comparison circuit 458 including a setting lower limit register 455, a comparison circuit 456, and a register 457 (register 2), and a first substrate voltage setting value and a second substrate voltage setting value are temporarily stored. And a register 459 (register 11) and a register 460 (register 12), an arithmetic circuit 461, and a register 462 (register 13) for storing an operation result.

第1の入力モード時では、入力切替用のスイッチ712は、A端子とC端子が接続され、また、B端子とD端子が接続されており、極性反転器433におけるセレクタ432は、コンパレータの出力信号をそのまま通過させる。実施の形態4と全く同じ基板電圧制御動作を行い、第1の基板電圧設定値をレジスタ11に格納する。   In the first input mode, the input switching switch 712 has an A terminal and a C terminal connected, and a B terminal and a D terminal connected, and the selector 432 in the polarity inverter 433 outputs the comparator output. Pass the signal through. The same substrate voltage control operation as in the fourth embodiment is performed, and the first substrate voltage setting value is stored in the register 11.

第2の入力モード時では、入力切替用のスイッチ712は、A端子とD端子が接続され、また、B端子とC端子が接続されており、極性反転器433におけるセレクタ432は、比較器COMP1の出力信号を反転させる。実施の形態4と全く同じ基板電圧制御動作を行い、第2の基板電圧設定値をレジスタ12に格納する。   In the second input mode, the input switching switch 712 has an A terminal and a D terminal connected, and a B terminal and a C terminal connected, and the selector 432 in the polarity inverter 433 has a comparator COMP1. Invert the output signal. The same substrate voltage control operation as in the fourth embodiment is performed, and the second substrate voltage setting value is stored in the register 12.

そして、レジスタ11及びレジスタ12から、第1及び第2の基板電圧設定値を取り出し、演算回路461により平均値を取ることにより第3の基板電圧設定値を算出し、それをレジスタ13に格納する。   Then, the first and second substrate voltage setting values are extracted from the register 11 and the register 12, and the third substrate voltage setting value is calculated by taking the average value by the arithmetic circuit 461, and is stored in the register 13. .

この第3の基板電圧設定値は、比較器がまったくDCオフセットを有しない場合における基板電圧設定値(つまり、比較器のDCオフセットを完全にキャンセルした基板電圧設定値)である。   The third substrate voltage setting value is a substrate voltage setting value when the comparator has no DC offset (that is, a substrate voltage setting value in which the DC offset of the comparator is completely canceled).

したがって、内部回路の通常動作時に、モード切替信号2によりセレクタ435を制御し、レジスタ13の第3の基板電圧設定値を用いて内部回路130の基板電圧を制御することにより、比較器COMP1のDCオフセット誤差を完全にキャンセルすることができ、基板電圧を制御する精度を大幅に向上させることができる。   Therefore, during normal operation of the internal circuit, the selector 435 is controlled by the mode switching signal 2 and the substrate voltage of the internal circuit 130 is controlled by using the third substrate voltage setting value of the register 13, so that the DC of the comparator COMP 1 is controlled. The offset error can be completely canceled, and the accuracy of controlling the substrate voltage can be greatly improved.

(実施の形態8)
実施の形態8は、比較器のDCオフセットキャンセルを、リーク電流検出PchMOSトランジスタを用いたリーク電流検出回路に適用する例である。
(Embodiment 8)
The eighth embodiment is an example in which the DC offset cancellation of the comparator is applied to a leakage current detection circuit using a leakage current detection PchMOS transistor.

図10は、本発明の実施の形態8に係る半導体集積回路装置の構成を示す図である。本実施の形態は、PchMOSトランジスタのドレイン電位検出回路と、コントローラとDA変換器で構成された基板電圧制御ブロックと、内部回路により構成されたPchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する半導体集積回路装置に適用した例である。図4及び図8と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。   FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the eighth embodiment of the present invention. This embodiment is applied to a PchMOS transistor drain potential detection circuit, a substrate voltage control block composed of a controller and a DA converter, and a semiconductor integrated circuit device for controlling a threshold voltage of a PchMOS transistor composed of an internal circuit. This is an example. The same components as those in FIGS. 4 and 8 are denoted by the same reference numerals, and description of overlapping portions is omitted.

図10において、半導体集積回路装置800は、PchMOSトランジスタのリーク電流検出回路810と、基板電圧制御ブロック420と、内部回路130とを備え、半導体集積回路装置800は、内部回路130を構成するPchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する。   10, the semiconductor integrated circuit device 800 includes a leak current detection circuit 810 of a PchMOS transistor, a substrate voltage control block 420, and an internal circuit 130. The semiconductor integrated circuit device 800 includes a PchMOS transistor that forms the internal circuit 130. To control the threshold voltage.

リーク電流検出回路810は、ゲートとドレインを結線し且つ定電流源に接続され、ソースがVDD端子に接続され、基板電圧が基板電圧制御ブロック420により制御されるリーク電流検出PchMOSトランジスタTp1と、リーク電流検出PchMOSトランジスタTp1に定電流を供給する定電流源811と、一方の入力端子IN1にPchMOSトランジスタTp1のドレインを接続し、他方の入力端子IN2には基準電位としてVref4を印加した比較器COMP2と、比較器COMP2のそれぞれの入力端子IN1,IN2と、PchMOSトランジスタTp1のドレイン及び基準電位Vref4端子間に設置され、内部回路130が動作していない時に、PchMOSトランジスタTp1のドレイン及び基準電圧Vref4端子と比較器COMP2のそれぞれの入力端子間を切り替える入力切替用のスイッチ812とを備えて構成される。 The leakage current detection circuit 810 has a gate and a drain connected to each other, connected to a constant current source, a source connected to a V DD terminal, and a substrate voltage controlled by a substrate voltage control block 420. The leakage current detection PchMOS transistor T p1 The constant current source 811 that supplies a constant current to the leak current detection PchMOS transistor T p1 , the drain of the PchMOS transistor T p1 is connected to one input terminal IN1, and V ref4 is applied to the other input terminal IN2 as a reference potential a comparator COMP2 that, the respective input terminals IN1, IN2 of the comparator COMP2, is placed between the drain of the PchMOS transistor T p1 and the reference potential V ref4 terminal, when the internal circuit 130 is not operating, PchMOS transistor T p1 of the drain and the reference voltage V ef4 constituted a switch 812 for input switching to switch between each input terminal of the comparator COMP2 to the terminal.

定電流源811は、ソースをVDD端子に接続し、ゲートをVSS端子に接続したPchMOSトランジスタTp4と、ゲートとドレインがTp4のドレインに接続され、ソースがVSS端子に接続されたNchMOSトランジスタTn13とカレントミラー回路を構成し、ソースがVSS端子に接続されたNchMOSトランジスタTn12により構成される。 The constant current source 811, a source connected to the V DD terminal, the PchMOS transistor T p4 connected gate to V SS terminal, a gate and a drain connected to the drain of T p4, a source connected to V SS terminal configure the NchMOS transistor T n13 and a current mirror circuit composed of NchMOS transistor T n12 having its source connected to V SS terminal.

基板電圧制御ブロック420は、比較器COMP2の出力を基に、アップダウンカウンタのカウント値を変化させることでリーク電流検出PchMOSトランジスタTp1基板電圧を変える制御を行うコントローラ430と、コントローラ430からのデジタル値をDA変換して基板電圧を発生するDA変換器128とを備える。また、基板電圧制御ブロック420は、入力切替用のスイッチ812の切り替え制御とオフセット調整量演算制御の容易性からデジタル回路で構成される。 The substrate voltage control block 420 is configured to control the leak current detection PchMOS transistor T p1 to change the substrate voltage by changing the count value of the up / down counter based on the output of the comparator COMP2, and the digital signal from the controller 430. A D / A converter 128 that D / A converts the value to generate a substrate voltage. Further, the substrate voltage control block 420 is constituted by a digital circuit because of the switching control of the input switching switch 812 and the ease of offset adjustment amount calculation control.

上記コントローラ430の回路構成は、図9と同様である。   The circuit configuration of the controller 430 is the same as that shown in FIG.

本実施の形態8の半導体集積回路装置800の動作原理及び比較器COMP2のDCオフセットをキャンセル動作原理は、NchMOSトランジスタとPchMOSトランジスタが入れ替わるだけで、実施の形態7と全く同じである。   The operation principle of the semiconductor integrated circuit device 800 of the eighth embodiment and the operation principle of canceling the DC offset of the comparator COMP2 are exactly the same as those of the seventh embodiment, except that the NchMOS transistor and the PchMOS transistor are interchanged.

したがって、実施の形態7と同様の効果を得ることができる。   Therefore, the same effect as in the seventh embodiment can be obtained.

(実施の形態9)
実施の形態9は、実施の形態7と実施の形態8の半導体集積回路装置の両方を用いて、内部回路においてCMOS回路を構成するPchMOSトランジスタとNchMOSトランジスタの基板電圧をそれぞれ制御する例である。
(Embodiment 9)
The ninth embodiment is an example in which the substrate voltages of the Pch MOS transistor and the Nch MOS transistor constituting the CMOS circuit are controlled in the internal circuit by using both the semiconductor integrated circuit devices of the seventh embodiment and the eighth embodiment.

図11は、本発明の実施の形態9に係る半導体集積回路装置の構成を示す図である。図8及び図10と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。   FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the ninth embodiment of the present invention. The same components as those in FIGS. 8 and 10 are denoted by the same reference numerals, and description of overlapping portions is omitted.

図11において、半導体集積回路装置900は、NchMOSトランジスタのリーク電流検出回路710と、PchMOSトランジスタのリーク電流検出回路810と、2組の基板電圧制御ブロック420と、内部回路130とを備え、半導体集積回路装置900は、内部回路130を構成するNchMOSトランジスタ及びPchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する。   In FIG. 11, a semiconductor integrated circuit device 900 includes an NchMOS transistor leakage current detection circuit 710, a PchMOS transistor leakage current detection circuit 810, two sets of substrate voltage control blocks 420, and an internal circuit 130. The circuit device 900 controls the threshold voltages of the Nch MOS transistor and the Pch MOS transistor that constitute the internal circuit 130.

したがって、CMOS回路において、実施の形態7及び実施の形態8と同様の効果を得ることができる。   Therefore, in the CMOS circuit, the same effects as those in the seventh and eighth embodiments can be obtained.

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。   The above description is an illustration of a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to this.

また、本実施の形態では半導体集積回路装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、半導体集積回路、基板電圧制御方法等であってもよいことは勿論である。   In this embodiment, the name “semiconductor integrated circuit device” is used. However, this is for convenience of explanation, and it is needless to say that the semiconductor integrated circuit, the substrate voltage control method, and the like may be used.

さらに、上記半導体集積回路装置を構成する各回路部、例えば比較部等の種類、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。   Furthermore, the type, number, connection method, and the like of each circuit unit, for example, the comparison unit, etc. constituting the semiconductor integrated circuit device are not limited to the above-described embodiments.

上記各実施の形態は、基板が電気的に分離された複数の回路ブロック毎に、行うこともできる。   Each of the above embodiments can be performed for each of a plurality of circuit blocks in which the substrate is electrically separated.

さらに、通常のシリコン基板上に構成されたMOSトランジスタだけでなく、SOI(Silicon On Insulator)構造のMOSトランジスタによって構成された半導体集積回路に対しても、実施することができる。   Further, the present invention can be applied not only to a MOS transistor configured on a normal silicon substrate but also to a semiconductor integrated circuit configured by a MOS transistor having an SOI (Silicon On Insulator) structure.

本発明に係るトランジスタの閾値電圧を制御する半導体集積回路装置は、リーク電流検出回路の検出感度の向上及びレスポンスの向上を図ることができ、また、比較器のDCオフセットをキャンセルすることができる。したがって、低電源電圧で動作させる半導体集積回路の閾値電圧のばらつきを高感度、高レスポンス、高精度に制御する手段として非常に有効である。   The semiconductor integrated circuit device for controlling the threshold voltage of the transistor according to the present invention can improve the detection sensitivity and response of the leak current detection circuit, and can cancel the DC offset of the comparator. Therefore, it is very effective as a means for controlling variation in threshold voltage of a semiconductor integrated circuit operated with a low power supply voltage with high sensitivity, high response, and high accuracy.

本発明の実施の形態1に係る半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device based on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device based on Embodiment 4 of this invention. 上記実施の形態4のコントローラの回路構成を示す図The figure which shows the circuit structure of the controller of the said Embodiment 4. 本発明の実施の形態5に係る半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device based on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device based on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態7に係る半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device based on Embodiment 7 of this invention. 上記実施の形態7のコントローラの回路構成を示す図The figure which shows the circuit structure of the controller of the said Embodiment 7. 本発明の実施の形態8に係る半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device based on Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態8に係る半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device based on Embodiment 8 of this invention. 従来のNchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device which controls the threshold voltage of the conventional NchMOS transistor 従来のNchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device which controls the threshold voltage of the conventional NchMOS transistor 従来のPchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device which controls the threshold voltage of the conventional PchMOS transistor 従来のNchMOSトランジスタの閾値電圧を制御する半導体集積回路装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the semiconductor integrated circuit device which controls the threshold voltage of the conventional NchMOS transistor

符号の説明Explanation of symbols

100,200,300,400,500,600,700,800,900 半導体集積回路装置
111,211,711,811 定電流源
110,210,410,510,710,810 リーク電流検出回路
120,420 基板電圧制御ブロック
127,430 コントローラ
128 DA変換器
121,451 アップダウンカウンタ
122,452 レジスタ(レジスタ1)
123,454 基板電圧設定上限値レジスタ
124,455 基板電圧設定下限値レジスタ
125,456 比較回路
126,457 レジスタ(レジスタ2)
130 内部回路
411,712,812 入力切替用のスイッチ
431 インバータ
432,435 セレクタ
433 極性反転器
434 入力データ補正部
453 基板電圧設定値生成手段
461 演算回路
n1 リーク電流検出NchMOSトランジスタ
p1 リーク電流検出PchMOSトランジスタ
COMP1,COMP2 比較器
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 Semiconductor integrated circuit device 111, 211, 711, 811 Constant current source 110, 210, 410, 510, 710, 810 Leakage current detection circuit 120, 420 Substrate Voltage control block 127, 430 Controller 128 DA converter 121, 451 Up / down counter 122, 452 Register (register 1)
123,454 Substrate voltage setting upper limit register 124,455 Substrate voltage setting lower limit register 125,456 Comparison circuit 126,457 Register (register 2)
130 Internal Circuit 411, 712, 812 Switch for Input Switching 431 Inverter 432, 435 Selector 433 Polarity Inverter 434 Input Data Correction Unit 453 Substrate Voltage Setting Value Generation Unit 461 Arithmetic Circuit T n1 Leakage Current Detection NchMOS Transistor T p1 Leakage Current Detection PchMOS transistor COMP1, COMP2 comparator

Claims (10)

半導体基板上に複数のMISトランジスタを有する内部回路と、
前記内部回路に基板電圧を供給して該内部回路のMISトランジスタの閾値電圧を制御する基板電圧制御ブロックと、
ドレインに任意の電位の電源電圧を供給し、ソースが定電流源に接続され、ゲートには任意の安定電位を印加し、基板電圧が前記基板電圧制御ブロックにより制御されるリーク電流検出MISトランジスタと、
前記リーク電流検出MISトランジスタのソース電位と、あらかじめ決められた基準電位とを比較する比較器と、
前記比較器の第1及び第2入力端子と、前記リーク電流検出MISトランジスタのソース及び基準電位端子間に設置されたスイッチとからなるリーク電流検出回路とを備え、
前記基板電圧制御ブロックは、前記内部回路が動作していない時に、前記リーク電流検出MISトランジスタのソース及び基準電位端子と前記比較器の各入力端子間を前記スイッチで切り替えることにより、基板電圧調整を2度行い、それぞれの基板電圧設定値の平均をとり、前記内部回路の通常動作時に、前記平均をとった基板電圧設定値を基に基板電圧を発生することにより前記比較器のDCオフセットを補正する入力データ補正手段を備えることを特徴とする半導体集積回路装置。
An internal circuit having a plurality of MIS transistors on a semiconductor substrate;
A substrate voltage control block for supplying a substrate voltage to the internal circuit and controlling a threshold voltage of a MIS transistor of the internal circuit;
A leakage current detection MIS transistor in which a power supply voltage of an arbitrary potential is supplied to a drain, a source is connected to a constant current source, an arbitrary stable potential is applied to a gate, and a substrate voltage is controlled by the substrate voltage control block ,
A comparator that compares the source potential of the leak current detection MIS transistor with a predetermined reference potential ;
A leakage current detection circuit comprising first and second input terminals of the comparator and a switch disposed between a source and a reference potential terminal of the leakage current detection MIS transistor ;
The substrate voltage control block performs substrate voltage adjustment by switching between the source and reference potential terminal of the leak current detection MIS transistor and each input terminal of the comparator with the switch when the internal circuit is not operating. Performing twice, averaging each substrate voltage setting value, and correcting the DC offset of the comparator by generating the substrate voltage based on the average substrate voltage setting value during normal operation of the internal circuit A semiconductor integrated circuit device comprising input data correcting means for performing
前記入力データ補正手段は、
前記内部回路が動作していない時に、前記リーク電流検出MISトランジスタのソースを第1入力端子に接続し、基準電位端子を第2入力端子に接続して前記リーク電流検出MISトランジスタの基板電圧を調整し、その基板電圧設定値を第1レジスタに入力するとともに、
前記スイッチを切り替えて、前記リーク電流検出MISトランジスタのソースを前記第2入力端子に接続し、前記基準電位端子を前記第1入力端子に接続して前記リーク電流検出MISトランジスタの基板電圧を調整し、その基板電圧設定値を第2レジスタに入力し、
前記第1レジスタに格納された基板電圧設定値と前記第2レジスタに格納された基板電圧設定値の平均をとり、平均をとった基板電圧設定値を第3レジスタに格納し、前記内部回路の通常動作時に、前記第3レジスタに格納された基板電圧設定値を基に基板電圧を発生することにより前記比較器のDCオフセットを補正することを特徴とする請求項に記載の半導体集積回路装置。
The input data correction means includes
When the internal circuit is not operating, the source of the leak current detection MIS transistor is connected to the first input terminal, the reference potential terminal is connected to the second input terminal, and the substrate voltage of the leak current detection MIS transistor is adjusted. Then, while inputting the substrate voltage setting value to the first register,
By switching the switch, the source of the leak current detection MIS transistor is connected to the second input terminal, the reference potential terminal is connected to the first input terminal, and the substrate voltage of the leak current detection MIS transistor is adjusted. The substrate voltage setting value is input to the second register,
The substrate voltage setting value stored in the first register and the substrate voltage setting value stored in the second register are averaged, the averaged substrate voltage setting value is stored in the third register, and the internal circuit 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1 , wherein a DC offset of the comparator is corrected by generating a substrate voltage based on a substrate voltage setting value stored in the third register during normal operation. .
前記基板電圧制御ブロックは、前記内部回路のトランジスタの閾値電圧を制御する電圧調整動作を常時行うことを特徴とする請求項記載の半導体集積回路装置。 The substrate voltage control block, the semiconductor integrated circuit device according to claim 1, characterized in that at all times the voltage adjustment operation to control the threshold voltage of the transistor of the internal circuit. 前記基板電圧制御ブロックは、前記内部回路のトランジスタの閾値電圧を制御する電圧調整動作を、前記内部回路が動作していない時に行うことを特徴とする請求項記載の半導体集積回路装置。 The substrate voltage control block, the voltage adjustment operation to control the threshold voltage of the transistor of the internal circuit, the semiconductor integrated circuit device according to claim 1, characterized in that when the internal circuit is not operating. 前記基板電圧制御ブロックは、前記比較器の比較結果に基づいて出力される出力基板電圧に対し、前記出力基板電圧の上限と下限に制限を加えた電圧値を出力するリミット手段を備えることを特徴とする請求項記載の半導体集積回路装置。 The substrate voltage control block includes limit means for outputting a voltage value obtained by limiting the upper limit and the lower limit of the output substrate voltage with respect to the output substrate voltage output based on the comparison result of the comparator. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1 . 前記基板電圧制御ブロックの出力電圧値の上限は、前記内部回路の電源電圧以上、かつ、前記リーク電流検出NchMOSトランジスタがバイポーラ特性を示さない範囲の電圧に設定し、前記出力電圧値の下限は、前記内部回路の前記電源電圧以下、かつ、前記リーク電流検出NchMOSトランジスタにGIDL効果が発生しない範囲の電圧に設定することを特徴とする請求項記載の半導体集積回路装置。 The upper limit of the output voltage value of the substrate voltage control block is set to a voltage not less than the power supply voltage of the internal circuit and the leakage current detection NchMOS transistor does not exhibit bipolar characteristics, and the lower limit of the output voltage value is 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1 , wherein the semiconductor integrated circuit device is set to a voltage that is equal to or lower than the power supply voltage of the internal circuit and that does not cause a GIDL effect in the leakage current detection NchMOS transistor. 前記基板電圧制御ブロックの出力電圧値の下限は、前記内部回路の電源電圧以下、かつ、前記リーク電流検出PchMOSトランジスタがバイポーラ特性を示さない範囲の電圧に設定し、前記出力電圧値の上限は、前記内部回路の前記電源電圧以上、かつ、前記リーク電流検出PchMOSトランジスタにGIDL効果が発生しない範囲の電圧に設定することを特徴とする請求項記載の半導体集積回路装置。 The lower limit of the output voltage value of the substrate voltage control block is set to a voltage equal to or lower than the power supply voltage of the internal circuit and the leakage current detection PchMOS transistor does not exhibit bipolar characteristics. The upper limit of the output voltage value is 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1 , wherein the voltage is set to a voltage that is equal to or higher than the power supply voltage of the internal circuit and that does not cause a GIDL effect in the leakage current detection PchMOS transistor. 前記基板電圧制御ブロックは、基板が電気的に分離された複数の機能ブロック毎に設置されることを特徴とする請求項記載の半導体集積回路装置。 The substrate voltage control block, the substrate is a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, characterized in that it is installed in each electrically isolated plurality of functional blocks. 前記MOSトランジスタは、SOI構造であることを特徴とする請求項記載の半導体集積回路装置。 Said MOS transistor is a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, characterized in that the SOI structure. 前記内部回路は、CMOS回路を有し、
前記基板電圧制御ブロックは、前記CMOS回路のNchMOSトランジスタ及びPchMOSトランジスタの閾値電圧を制御することを特徴とする請求項記載の半導体集積回路装置。
The internal circuit has a CMOS circuit,
The substrate voltage control block, the semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the controlling the threshold voltage of the NchMOS transistor and PchMOS transistor of the CMOS circuit.
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Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006237388A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor integrated circuit, control method thereof, and signal transmission circuit
TWI271620B (en) * 2005-06-16 2007-01-21 Ememory Technology Inc Method and apparatus for performing multi-programmable function with one-time programmable memories
JP4764086B2 (en) * 2005-07-27 2011-08-31 パナソニック株式会社 Semiconductor integrated circuit device
CN101238641B (en) * 2005-08-02 2010-09-08 松下电器产业株式会社 Semiconductor integrated circuit
FR2890239B1 (en) * 2005-08-31 2008-02-01 St Microelectronics Crolles 2 COMPENSATION OF ELECTRICAL DERIVATIVES OF MOS TRANSISTORS
JP4814705B2 (en) 2005-10-13 2011-11-16 パナソニック株式会社 Semiconductor integrated circuit device and electronic device
JP2007208004A (en) * 2006-02-01 2007-08-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor integrated circuit device and electronic equipment
JP2007336119A (en) * 2006-06-14 2007-12-27 Nec Electronics Corp Semiconductor device, and impedance control method
WO2008129625A1 (en) * 2007-04-10 2008-10-30 Fujitsu Microelectronics Limited Leak current detector circuit, body bias control circuit, semiconductor device, and semiconductor device testing method
KR100907009B1 (en) * 2007-11-12 2009-07-08 주식회사 하이닉스반도체 Semiconductor Integrated Circuit
JP5374120B2 (en) * 2008-11-14 2013-12-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor integrated circuit device
US8742831B2 (en) * 2009-02-23 2014-06-03 Honeywell International Inc. Method for digital programmable optimization of mixed-signal circuits
JP5599983B2 (en) * 2009-03-30 2014-10-01 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル Semiconductor device
WO2010151270A1 (en) * 2009-06-25 2010-12-29 Nanoamp Mobile, Inc. Even-order harmonics calibration
JP4791581B2 (en) * 2009-08-01 2011-10-12 株式会社半導体理工学研究センター Power supply voltage control circuit and control method for subthreshold digital CMOS circuit
JP5634236B2 (en) * 2010-11-30 2014-12-03 スパンション エルエルシー Level shift circuit and semiconductor device
US8890601B2 (en) * 2011-11-11 2014-11-18 Qualcomm Incorporated Method, system, and circuit with a driver output interface having a common mode connection coupled to a transistor bulk connection
JP2013106464A (en) * 2011-11-15 2013-05-30 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP5664536B2 (en) * 2011-12-19 2015-02-04 株式会社デンソー Current detection circuit and semiconductor integrated circuit device
US8970289B1 (en) * 2012-01-23 2015-03-03 Suvolta, Inc. Circuits and devices for generating bi-directional body bias voltages, and methods therefor
US8816754B1 (en) 2012-11-02 2014-08-26 Suvolta, Inc. Body bias circuits and methods
CN105191138B (en) * 2013-03-07 2017-12-08 非盈利Imec荷兰 For detecting and compensating the circuit and method of transistor mismatch
KR102095856B1 (en) * 2013-04-15 2020-04-01 삼성전자주식회사 Semiconductor memory device and body bias method thereof
JP6328909B2 (en) * 2013-06-21 2018-05-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor integrated circuit device
KR102054368B1 (en) 2013-09-09 2019-12-11 삼성디스플레이 주식회사 Display device and driving method therof
JP6371543B2 (en) * 2014-03-14 2018-08-08 エイブリック株式会社 Overheat protection circuit and voltage regulator
US9679509B2 (en) * 2014-05-01 2017-06-13 Samsung Display Co., Ltd. Positive feedback enhanced switching equalizer with output pole tuning
KR20170007817A (en) * 2014-05-23 2017-01-20 퀄컴 인코포레이티드 Feed-forward bias circuit
US10128823B2 (en) * 2014-12-10 2018-11-13 Qualcomm Incorporated Subthreshold metal oxide semiconductor for large resistance
KR20170125916A (en) * 2015-03-05 2017-11-15 리니어 테크놀러지 엘엘씨 Accurate detection of low voltage threshold
US9704624B2 (en) * 2015-06-30 2017-07-11 Stmicroelectronics S.R.L. Integrated circuit (IC) including semiconductor resistor and resistance compensation circuit and related methods
CN105044546B (en) * 2015-09-09 2017-11-17 浙江诺尔康神经电子科技股份有限公司 A kind of artificial cochlear implant chip detection of electrical leakage unit and method
JP6769141B2 (en) * 2016-07-06 2020-10-14 セイコーエプソン株式会社 Circuit devices, physical quantity detectors, electronic devices and mobile objects
CN108811483B (en) * 2017-05-02 2021-08-20 技嘉科技股份有限公司 Assembled circuit board detection system and assembled circuit board detection method
US10659045B2 (en) * 2017-06-27 2020-05-19 Silicon Laboratories Inc. Apparatus with electronic circuitry having reduced leakage current and associated methods
CN111367339B (en) * 2018-12-26 2022-03-01 北京兆易创新科技股份有限公司 Circuit for reducing threshold voltage of transistor, amplifier and NAND flash memory

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2511396B2 (en) * 1984-04-16 1996-06-26 沖電気工業株式会社 Comparator operating time measurement method
JPH06139779A (en) * 1992-10-29 1994-05-20 Toshiba Corp Base plate bias circuit
JPH06223568A (en) * 1993-01-29 1994-08-12 Mitsubishi Electric Corp Intermediate potential generation device
JP3110262B2 (en) * 1993-11-15 2000-11-20 松下電器産業株式会社 Semiconductor device and operating method of semiconductor device
TW325599B (en) * 1995-09-01 1998-01-21 Toshiba Co Ltd Semiconductor integrated circuit device
JP3251861B2 (en) 1995-09-01 2002-01-28 株式会社東芝 Semiconductor integrated circuit device
JPH10178108A (en) * 1996-12-19 1998-06-30 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor memory
JP3135859B2 (en) * 1997-04-11 2001-02-19 株式会社リコー Substrate bias circuit
JP3814385B2 (en) * 1997-10-14 2006-08-30 株式会社ルネサステクノロジ Semiconductor integrated circuit device
US6091283A (en) * 1998-02-24 2000-07-18 Sun Microsystems, Inc. Sub-threshold leakage tuning circuit
TW453032B (en) * 1998-09-09 2001-09-01 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit apparatus
JP3869228B2 (en) * 2001-07-12 2007-01-17 株式会社東芝 Analog-digital conversion circuit
CN100352059C (en) * 2002-10-21 2007-11-28 松下电器产业株式会社 Semiconductor integrated circuit device
JP2004165649A (en) * 2002-10-21 2004-06-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor integrated circuit device
JP4744807B2 (en) * 2004-01-06 2011-08-10 パナソニック株式会社 Semiconductor integrated circuit device
JP2006270027A (en) * 2005-02-24 2006-10-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and complementary mis logic circuit
JP4764086B2 (en) * 2005-07-27 2011-08-31 パナソニック株式会社 Semiconductor integrated circuit device
JP4814705B2 (en) * 2005-10-13 2011-11-16 パナソニック株式会社 Semiconductor integrated circuit device and electronic device

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